WO2023285754A1 - Stator for rotary electric machine and manufacturing method - Google Patents

Stator for rotary electric machine and manufacturing method Download PDF

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WO2023285754A1
WO2023285754A1 PCT/FR2022/051372 FR2022051372W WO2023285754A1 WO 2023285754 A1 WO2023285754 A1 WO 2023285754A1 FR 2022051372 W FR2022051372 W FR 2022051372W WO 2023285754 A1 WO2023285754 A1 WO 2023285754A1
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WO
WIPO (PCT)
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stator
electrical conductors
spacer
sheets
mass
Prior art date
Application number
PCT/FR2022/051372
Other languages
French (fr)
Inventor
Olivier Gas
Nicolas Langlard
Original Assignee
Nidec Psa Emotors
Skyazur
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/024—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies with slots
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/20—Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/06—Magnetic cores, or permanent magnets characterised by their skew

Definitions

  • the present invention relates to rotating electrical machines and more particularly to the stators of such machines.
  • the invention relates more particularly to the stator mass of the stator and the corresponding rotating electrical machine. It also relates to the method of manufacturing such stators.
  • the invention relates more particularly to synchronous or asynchronous alternating current machines. It relates in particular to traction or propulsion machines for electric (Battery Electric Vehicle) and/or hybrid (Hybrid Electric Vehicle - Plug-in Hybrid Electric Vehicle) motor vehicles, such as individual cars, vans, trucks or buses.
  • the invention also applies to rotating electrical machines for industrial and/or energy production applications, in particular naval, aeronautical or wind turbine applications.
  • US patent 10424979 relates to a stator comprising two packs of laminations comprising notches open towards the air gap.
  • the two stacks of sheets are twisted, being separated by a non-electrically conductive central element, comprising a closed yoke and non-twisted straight teeth.
  • this patent describes a specific insulation system for round wire.
  • Patent application JP 2020 120536 relates to a non-twisted stator, comprising round wires, and equipped with a cooling fluid distribution plate arranged annularly between two stacks of stator laminations.
  • a stator for a rotating electrical machine comprising a stator mass formed from a stack of sheets, comprising notches, electrical conductors housed in the slots, at least some of the electrical conductors, or even a majority of the electrical conductors, better still all the electrical conductors, being in the shape of a U-shaped or I-shaped hairpin, the stator mass being composed of a plurality of packets arranged consecutively along a longitudinal axis X of the stator, the laminations of at least one packet, better still of all the packets, being angularly offset from each other around the longitudinal axis of the stator, two consecutive packets being separated by a spacer.
  • the stator according to the invention makes it possible to improve the noise and vibration reduction performance of the resulting machine, as well as the cooling of the machine.
  • the invention also makes it possible to reduce the total cost of the machine, by making it possible to simplify the assembly of the rotor with a stack of sheets in a single angular orientation, with an interface between the rotor and a shaft of the simplified machine.
  • the laminations of the stator lamination stack are magnetic.
  • the stator mass comprises teeth defining between them the notches, the teeth being attached to a yoke of the stator.
  • the electrical conductors may have an inclined shape, due to the angular offset between the sheets.
  • the electrical conductors have a change in inclination, in particular at the level of the aforementioned spacer. They can have thus a double inclination, in one direction then in the opposite direction. The two inclinations can have the same angle in absolute value.
  • the electrical conductors may have a curvilinear shape. This curvilinear shape may result from the bending of the electrical conductors during the realization of G inclination.
  • the spacer can be magnetic. It may comprise a magnetic material.
  • the spacer separating the stacks of laminations can be non-magnetic. It may comprise a non-magnetic material. At the level of the non-magnetic spacer, there is therefore no circulation of magnetic flux.
  • the spacer can be at least partially metallic, or even entirely metallic.
  • the metal used can be magnetic or non-magnetic.
  • the spacer can be at least partially made of a non-metallic material, for example plastic.
  • the spacer may in one embodiment comprise a ring of plastic material, for example molded onto metal elements, for example of parallelepiped shape. These metal elements can have a mechanical role while the plastic used for the overmolding can facilitate the passage of the cooling fluid or integrate a thermal probe.
  • the spacer may include cylinder head plates.
  • the spacer cylinder head laminations can be magnetic or non-magnetic. They comprise a so-called yoke annular part, which is superimposed on a yoke of the stator mass. In particular, they may be devoid of teeth.
  • the spacer may have teeth.
  • the teeth of the spacer can be superimposed on a yoke of the stator mass.
  • the teeth of the spacer can be inclined with respect to the longitudinal axis of the stator, or not be inclined.
  • the teeth of the spacer can be placed radially in line with the notches of the stator mass.
  • the spacer may advantageously include teeth, in particular when there is continuity of the slot insulation between two packets of the stator mass.
  • the spacer teeth can span the yoke width of the stator when aligned with the slots in the stator, improving the thermal performance of the machine.
  • the teeth of the spacer can cover the width of the stator yoke as well as a part of the corresponding stator tooth, when they are aligned with the teeth of the stator formed between the notches of the latter, which improves the mechanical performance of the machine.
  • the spacer may comprise a cylinder head part connecting the teeth of the spacer to each other.
  • This yoke part can be superimposed with a yoke of the stator mass.
  • the spacer may include a cylinder head part providing openings to the outside. Said openings can be made between the teeth mentioned above. The openings of the spacer can be placed radially in line with the teeth of the stator mass.
  • the spacer can make it possible to constitute a fresh air inlet in the center of the machine, to favor the circulation of air in the stator, and thus to improve the cooling of the machine. This is particularly useful on a long machine.
  • a stator according to the invention can also be useful on a machine comprising a water-cooled casing.
  • the spacer according to the invention can make it possible to improve the cooling of the machine by creating a channel for the passage or supply of a cooling fluid, liquid or gaseous, such as air, oil or other.
  • the spacer may have a height measured along the longitudinal axis of the stator of between 1 and 10 mm, better still between 2 and 8 mm, or even between 3 and 6 mm.
  • the spacer may in particular have a height measured along the longitudinal axis of the stator of between one and three times the height of the slot insulators, being in particular approximately twice the height of the slot insulators projecting from the package, otherwise called overhang of the package insulators.
  • 'Height of the notch insulators' means the height of the insulators which protrude from the notches of the stack of sheets. Such a height makes it possible to reduce the risks of short-circuit at the level of the interface between the consecutive packets, and to increase the arcing distance, in particular between the conductor and the mass.
  • the stator may comprise at least one weld bead of the laminations of the same package.
  • the weld bead may or may not protrude from the outer surface of the stator mass.
  • the weld bead may in particular be visible on the outer surface of the stator mass.
  • the weld bead may in particular have an inclination with respect to the longitudinal axis X of the stator, due to the angular offset between the sheets.
  • the stator may comprise one or more weld beads distributed angularly around the longitudinal axis X of the stator, for example two, three or four. They can in particular be regularly distributed angularly, in particular at 180°, or at 120°, or even at 90°.
  • the weld beads can be continuous over the length of a package, or even all the packages, or alternatively interrupted at the spacer.
  • the weld beads can advantageously be continuous over the length of all the packages, in particular when the spacer comprises metallic elements. Indeed, these metal elements allow the weld beads to extend from the first pack of sheets to the metal elements of the spacer and then to the second pack of sheets. This solution considerably improves the mechanical integrity of the stator before insertion into a casing or a firette.
  • the stator mass may be devoid of a weld bead, being for example devoid of protuberance on its outer surface. It may have no input means. This can facilitate its insertion into a crankcase.
  • the stator is then advantageously devoid of external protrusion which would be restrictive for shrinking in a casing or devoid of grooves in the cylinder head which would degrade the exchange surface between the packets and the casing, which is particularly advantageous when the crankcase is water cooled.
  • Each plate can be offset from the adjacent plate by an elementary angle.
  • the elementary angle can be constant. Between two stacks of sheets, the elementary angle can be the same in absolute value. As a variant, the elementary angle may be different from one stack of sheets to another.
  • the elementary angle of the angular offset between two consecutive sheets can be between 0.004° and 0.085°, being for example between 0.017° and 0.032°, better still between 0.008 and 0.016°, being for example of the order of 0.01 °.
  • a total angular offset of a stack of sheets, measured between a first sheet and a last sheet of the stack of sheets, can be between 2 and 10°, being for example between 2.5 and 8°, better still between 3 and 6°, being for example of the order of 3.75°.
  • the elementary angle of the angular offset between two consecutive laminations may correspond to the tooth pitch of the stator over the height of the package divided by the number of laminations in the package. In one embodiment, the elementary angle is equal to the tooth pitch divided by the number of sheets in the stack.
  • Sheets in the same stack can be offset relative to each other by a constant elementary angle.
  • all the laminations of each stator package can be offset relative to each other by a constant elementary angle.
  • the stator mass may in one embodiment comprise two packets. As a variant, it may comprise more than two packets, in particular three or four or more.
  • the stator mass may comprise an even number of packets. As a variant, the stator mass can comprise an odd number of packets.
  • the laminations of the stator mass packages can all be angularly offset in the same direction around the longitudinal axis X of the stator.
  • the laminations of the stator mass packages can be angularly offset in at least two directions, in particular in several directions, around the longitudinal axis X of the stator.
  • the laminations of the stator mass packages can be angularly offset successively in one direction then in the other, being arranged in a V. They can be arranged in a V, being offset symmetrically with respect to a plane of symmetry perpendicular to the longitudinal axis X of the stator.
  • the V arrangement with a twist in two different directions, makes it possible to minimize or even eliminate the load exerted on the bearings of the rotor.
  • the stator mass may comprise a single central package cut in two by said plane of symmetry.
  • stator mass can comprise two central packets separated by said plane of symmetry.
  • the two central packages may not be angularly offset from each other.
  • the stator may comprise two packs of laminations, a first pack of laminations offset angularly in one direction, and a second pack of laminations offset angularly in the other direction.
  • the elementary offset angles can have the same absolute value. This can advantageously make it possible to totally cancel the axial component of the torque on the rotor.
  • the laminations of the stator mass packages can be angularly offset successively in one direction then in the other, being arranged in a herringbone pattern.
  • the chevrons are arranged symmetrically.
  • All of the stator packages may each have the same length, or alternatively different lengths.
  • Two packets can have different lengths.
  • the arrangement of the packets in the stator mass may be such that the length of the packets may increase and then decrease as one moves along the axis of the stator, or increase all the way along the stator, or decrease all the way along the stator.
  • the length of the bundles may vary with a jagged variation as the movement moves along the axis of the stator.
  • the central packet or packets may have a different length from the other packets, for example a shorter or longer length.
  • the slots in the stator can be closed.
  • closed notch is meant notches which are not open radially towards the air gap.
  • At least one notch, or even each notch can be continuously closed on the side of the air gap by a bridge of material coming in one piece with the teeth defining the notch. All the notches can be closed on the air gap side by material bridges closing the notches. The material bridges may have come in one piece with the teeth defining the notch. The stator mass then has no cutout between the teeth and the bridges of material closing the slots, and the slots are then continuously closed on the side of the air gap by the bridges of material coming in one piece with the teeth defining the notch.
  • the notches can also be closed on the side opposite the air gap by an added yoke or in one piece with the teeth. The notches are then not open radially outwards.
  • the stator mass may have no cutout between the teeth and the yoke.
  • each of the notches has a continuously closed contour.
  • continuously closed is meant that the notches exhibit a continuous closed contour when viewed in cross section, taken perpendicular to the axis. rotation of the machine. It is possible to make the complete turn of the notch without encountering a cutout in the stator mass.
  • the stator mass can be made by stacking magnetic laminations, the notches being made by cutting the laminations.
  • the closing of the slots on the side of the air gap is obtained by bridges of material coming from a single piece with the rest of the laminations forming the stator mass.
  • the stator may be devoid of added magnetic shims for closing the slots. This eliminates the risk of accidental detachment of these wedges.
  • the stator may include two electrical conductors per slot.
  • the stator may in one embodiment comprise two columns of electrical conductor strands.
  • the electrical conductors can form a distributed winding.
  • the winding can be corrugated or interleaved.
  • the winding may not be concentrated or tooth wound.
  • Electrical conductors can form a whole or fractional winding.
  • Each electrical conductor may comprise one or more strands (“wire” or “strand” in English).
  • strand we mean the most basic unit for electrical conduction.
  • a strand can be of round cross section, we can then speak of a 'thread', or flat.
  • the flat strands can be shaped into pins, for example U or I.
  • Each strand is coated with an insulating enamel.
  • the electrical conductors can form a single winding, in particular whole or fractional.
  • single winding it is meant that the electrical conductors are electrically connected together in the stator, and that the connections between the phases are made in the stator, and not outside the stator, for example in a terminal box.
  • a winding is made up of a number of phases m staggered in space in such a way that when they are supplied by a multi-phase current system, they produce a rotating field.
  • the winding can be whole or fractional in the invention.
  • the winding can be full-pitch with or without shortening, or in a fractional variant.
  • the electrical conductors form a fractional winding, in particular with a shortened pitch.
  • the number of notches of the stator can be between 18 and 96, better still between 30 and 84, being for example 18, 24, 27, 30, 36, 42, 45, 48, 54, 60, 63, 72, 81 , 92, 96, better being 48 or 60 or 63.
  • the number of poles of the stator can be between 2 and 24, or even between 4 and 12, being for example 6 or 8.
  • the combination number of notches/number of poles of the stator can be chosen from the combinations of the following list, which is not exhaustive: 30/4, 42/4, 45/6, 48/8, 63/6, 60/8, 84/8.
  • At least one first electrical conductor housed in a first notch can be electrically connected to a second electric conductor housed in a second notch, at the exit from said notches.
  • the stator may comprise a phase connector comprising metallic elements connected to electrical conductors of the stator.
  • the metal elements can be arranged radially externally or internally with respect to the electrical conductors to which they are connected.
  • the metal elements connected to conductors of the stator windings can be held by an insulating support.
  • the phase connector may have lugs for connection to a power supply bus. The machine can thus be connected to an inverter, electrically connected to the connection tabs of the connector.
  • Electrical conductors at least, see a majority of electrical conductors, can be pin-shaped, U-shaped or I-shaped.
  • the pin can be U-shaped ("U-pin” in English) or straight, being in form of I (“I-pin” in English).
  • Hairpin and flat electrical conductors increase the notch fill factor, making the machine more compact. Thanks to a high filling coefficient, the heat exchanges between the electrical conductors and the stator mass are improved, which makes it possible to reduce the temperature of the electrical conductors inside the slots.
  • stator can be facilitated thanks to the electrical conductors in the form of pins.
  • the pins do not require having open notches, we can have closed notches which allow the pins to be held and we can therefore eliminate the step of inserting the stator wedges.
  • Electrical conductors extend axially in the slots.
  • the electrical conductors can be introduced into the corresponding slots by one or both axial ends of the machine.
  • An I-shaped electrical conductor has two axial ends each placed at one of the axial ends of the stator. It passes through a single notch, and can be welded at each of its axial ends to two other electrical conductors, at the axial ends of the stator.
  • the stator may for example comprise 6, 10, 12, 14, 18, 22 or 26 I-shaped electrical conductors, the other electrical conductors all being able to be U-shaped.
  • the stator may be devoid of an I-shaped electrical conductor.
  • a U-shaped electrical conductor has two axial ends both placed at one of the axial ends of the stator. These two axial ends are defined by the two legs of the U. It passes through two different notches, and can be welded at each of its axial ends to two other electrical conductors, at the same axial side of the stator. The bottom of the U, that is to say the side of the U forming the bun or coil head, is placed on the other axial side of the stator.
  • At least a portion of the electrical conductors, or even a majority of the electrical conductors, may be U-shaped hairpin.
  • the size of the electrical conductors at the level of the coil heads is reduced. This facilitates the interweaving of electrical conductors.
  • each electrical conductor may comprise one or more strands (“wire” or “strand” in English).
  • strand is meant the most basic unit for electrical conduction.
  • a strand can be of round cross section, we can then speak of 'thread', or flat.
  • the flat strands can be shaped into pins, for example U or I.
  • Each strand is coated with an insulating enamel.
  • the fact that each notch can comprise several conductors and/or several strands makes it possible to minimize the losses by induced currents, or AC Joule losses, which evolve with the square of the supply frequency, which is particularly advantageous at high frequency and when the running speed is high. Heat transfer to the cold source is also facilitated. It is thus possible to obtain better performance at high speed.
  • each electrical conductor may comprise several pins, each forming a strand, as explained above. All the strands of the same electrical conductor can be electrically connected to each other at the exit from the notch. The strands electrically connected to each other are placed in short circuit. The number of strands electrically connected together can be greater than or equal to 2, being for example between 2 and 12, being for example 3, 4, 6 or 8 strands.
  • Several strands can form the same electrical conductor.
  • the same electric current of the same phase circulates in all the strands of the same electrical conductor.
  • All the strands of the same electrical conductor can be electrically connected to each other, in particular at the exit from the notch.
  • All the strands of the same electrical conductor can be electrically connected to each other at each of their two axial ends, in particular at the exit from the notch. They can be electrically connected in parallel.
  • each electrical conductor has three strands.
  • a notch can therefore house six strands, for example, distributed between the two electrical conductors.
  • a slot has four electrical conductors. Each electrical conductor may comprise two strands.
  • the notch then houses eight strands, distributed between the four electrical conductors.
  • the strands of the same electrical conductor can be in contact two by two over their entire length. They may in particular be in contact at the level of the coil heads. In addition, they may in particular be in contact at the weld ends. They can be joined. In one embodiment, the strands can be welded in pairs of three strands. Such a configuration allows good optimization of the space available in and around the stator. We gain in particular in compactness at the level of the height of the buns. In addition, the risks of short-circuiting between the electrical conductors can be reduced.
  • the strands can be positioned in the notch so that their circumferential dimension around the axis of rotation of the machine is greater than their radial dimension. Such a configuration allows a reduction in losses by eddy currents in the strands.
  • a strand can have a width comprised between 1 and 5 mm, being for example of the order of 2.65 or 3 mm.
  • the width of a strand is defined as its dimension in the circumferential direction around the axis of rotation of the machine.
  • a strand can have a height comprised between 1 and 5 mm, being for example of the order of 1.25 or 1.8 mm.
  • the height of a strand is defined as its thickness in the radial dimension.
  • the electrical conductors can be made of copper or aluminum, or any other enamelled conductive material or coated with any other suitable insulating coating.
  • the stator mass can be produced by stacking sheets.
  • the teeth can be interconnected by material bridges, and on the opposite side by a yoke.
  • the notches can be closed. They can be produced entirely by cutting in the sheets.
  • Each sheet of the stack of sheets can be monobloc.
  • Each sheet is for example cut from a sheet of magnetic steel or sheet containing magnetic steel, for example steel 0.1 to 1.5 mm thick.
  • the sheets can be coated with an electrically insulating varnish on their opposite faces before they are assembled within the stack. Electrical insulation can still be obtained by heat treatment of the sheets, if necessary.
  • the stator may include an outer carcass surrounding the yoke.
  • the teeth of the stator can be made with a stack of magnetic laminations, each covered with an insulating varnish, in order to limit the losses by induced currents.
  • Another subject of the invention is a rotating electrical machine comprising a stator as defined above.
  • the rotating electrical machine can be synchronous or asynchronous.
  • the machine can be used as a motor or as a generator.
  • the machine can be reluctance. It can constitute a synchronous motor or, as a variant, a synchronous generator. As a further variant, it constitutes an asynchronous machine.
  • the maximum speed of rotation of the machine can be high, being for example greater than 10,000 rpm, better still greater than 12,000 rpm, being for example of the order of 14,000 rpm to 15,000 rpm. min, or even 20,000 rpm or 24,000 rpm or 25,000 rpm.
  • the maximum speed of rotation of the machine may be less than 100,000 rpm, or even 60,000 rpm, or even even less than 40,000 rpm, better still less than 30,000 rpm.
  • the invention may be particularly suitable for high-powered machines.
  • the rotating electrical machine may include a rotor.
  • the rotor may comprise a rotor mass and permanent magnets inserted therein.
  • the rotor can be permanent magnets, with surface or buried magnets.
  • the rotor can be flux concentrating. It may comprise one or more layers of magnets arranged in an I, U or V. Alternatively, it may be a wound or squirrel cage rotor, or a variable reluctance rotor.
  • the rotor mass can extend along the axis of rotation and arranged around a shaft.
  • the shaft may include torque transmission means for driving the rotor mass in rotation.
  • the rotor may include permanent magnets inserted into the rotor mass.
  • the rotor mass may comprise rotor laminations.
  • the magnet housings permanent can be made entirely by cutting in the sheets. Each sheet of the stack of sheets can be monobloc.
  • it may be a wound or squirrel cage rotor, or a variable reluctance rotor.
  • the rotor can be provided with a vent aligned axially with the spacer of the stator, which can advantageously make it possible to constitute a circulation of a cooling fluid in the machine.
  • the number of pairs of poles p at the rotor is for example between 1 and 24, being for example 1, 2, 3, 4, 5 or 6.
  • the diameter of the rotor may be less than 600 mm, or even less than 400 mm, better still less than 300 mm, better still less than 200 mm, and greater than 40 mm, better greater than 60 mm, being for example between 80 and 160 mm.
  • the shaft can be made of a magnetic material, which advantageously makes it possible to reduce the risk of saturation in the rotor mass and to improve the electromagnetic performance of the rotor.
  • the rotor comprises a non-magnetic shaft on which the rotor mass is arranged.
  • the shaft can be made at least in part from a material from the following list, which is not exhaustive: steel, stainless steel, titanium or any other non-magnetic material.
  • the rotor mass can in one embodiment be placed directly on the non-magnetic shaft, for example without an intermediate rim.
  • the rotor may comprise a rim surrounding the shaft of the rotor and coming to rest on the latter.
  • the rotor mass may include one or more holes to lighten the rotor, allow its balancing or for the assembly of the rotor plates constituting it. Holes can allow passage of the tie rods now integral with the sheets.
  • Each sheet is for example cut from a sheet of magnetic steel or sheet containing magnetic steel, for example steel 0.1 to 1.5 mm thick.
  • the sheets can be coated with an electrically insulating varnish on their opposite faces before they are assembled within the stack. Electrical insulation can still be obtained by heat treatment of the sheets, if necessary.
  • Sheets can be cut in a tool one after the other. They can be stacked and clipped or glued into the tool, in full or sub-packages. packages. The sheets can be clicked on top of each other. Alternatively, the stack of sheets can be stacked and welded outside the tool.
  • the rotor mass may have an outer contour which is circular or multi-lobed, a multi-lobed shape being useful for example to reduce torque ripples or current or voltage harmonics.
  • the rotor may comprise at least one flange which may be arranged at one end of the pack of rotor laminations.
  • the rotor comprises two flanges each disposed at one end of the pack of rotor laminations.
  • the rotor is not twisted, being straight.
  • the rotor can be cantilevered or cantilevered from the bearings used to guide the shaft.
  • the machine may comprise a single inner rotor or, as a variant, an inner rotor and an outer rotor, arranged radially on either side of the stator and coupled in rotation.
  • the machine can be inserted alone into a casing or inserted into a gearbox casing. In this case, it is inserted into a casing which also houses a gearbox.
  • the invention also relates, according to another of its aspects, independently or in combination with the foregoing, to a method of manufacturing a stator for a rotating electrical machine as defined above.
  • the subject of the invention is in particular, according to another of its aspects, independently or in combination with the foregoing, a method for manufacturing a stator for a rotating electrical machine, comprising the following steps:
  • the electrical conductors are used to twist the sheets which are only stacked on top of each other without any mechanical effort, which avoids in particular any effort on any insulation of the electrical conductors.
  • the method may include the following additional step:
  • the spacer makes it possible to hold the laminations of the first stack of laminations during this step (e) of twisting of the conductors.
  • the method may include the following additional step:
  • Step (f) can take place after step (e) or alternatively directly after step (d), without step (e).
  • Steps (e) and/or (f) can be repeated with additional sheet packs, as many times as there are sheet packs to be added.
  • the same U-shaped electrical conductor can be placed in two different, non-consecutive slots in the stator mass of the stator. If an electrical conductor is U-shaped, it can be welded to two other electrical conductors on the same side of the machine.
  • Figure 1 is a perspective view, schematic and partial, of a stator according to the invention.
  • FIG 2 is a perspective view, schematic and partial, of the stator of Figure 1.
  • FIG 3 is a perspective view, schematic and partial, of the stator of Figure 1 during manufacture.
  • FIG 4 is a perspective view, schematic and partial, of the stator of Figure 1 during manufacture.
  • FIG 5 is a perspective view, schematic and partial, of the stator of Figure 1 during manufacture.
  • FIG 6 is a perspective view, schematic and partial, of the stator of Figure 1 during manufacture.
  • FIG 7 is a perspective view, schematic and partial, of the stator of Figure 1 during manufacture.
  • FIG 8 is a perspective view, schematic and partial, of the stator of Figure 1 during manufacture.
  • stator 1 of a rotating electrical machine comprising a stator mass 2 comprising notches 3 and teeth 4 defining between them the notches, the teeth being attached to a yoke 57.
  • the notches of the stator are closed .
  • the stator 1 comprises a winding comprising electrical conductors 10 housed in the notches 3.
  • the stator comprises two electrical conductors per notch.
  • Each electrical conductor has three strands 12, as shown in particular in Figure 4.
  • Electrical conductors are generally rectangular in cross-section with rounded corners. In the example described, they are radially superimposed in a single row. The circumferential dimension of an electrical conductor corresponds substantially to the width of a notch.
  • the electrical conductors 10 are made of copper or aluminum, or any other enamelled conductive material or coated with any other suitable insulating coating.
  • the electrical conductors are in the shape of a U-shaped hairpin. They each comprise first and second legs intended to extend axially respectively in first and second notches of the stator.
  • the stator mass 2 is formed from a stack of magnetic laminations, and is composed of two packets 5 arranged consecutively along a longitudinal axis X of the stator.
  • the two packets 5 each have the same length.
  • the laminations of the packages are angularly offset from each other around the longitudinal axis of the stator, as shown in figure 1.
  • Each sheet is offset from the adjacent sheet by an elementary angle.
  • the elementary angle is constant.
  • the elementary angle of the angular offset between two consecutive sheets can be in the example described of the order of 0.01°. Its value can vary from 0° excluded to a value equal to the tooth pitch.
  • the laminations of the packages 5 of the stator mass 2 are angularly offset successively in one direction then in the other, being arranged in a V.
  • the V arrangement with a twist in two different directions, makes it possible to minimize or even eliminate the load exerted on the rotor bearings.
  • the two consecutive packets 5 are separated by a spacer 20.
  • the spacer has teeth 21.
  • the teeth 21 of the spacer are superimposed on the yoke of the stator mass, as clearly visible in Figures 5 and 6.
  • Spacer teeth are not angled. They are placed radially in the extension of the notches of the stator mass.
  • the spacer 20 also includes a yoke part 22 connecting the teeth 21 of the spacer to each other. This part of yoke 22 overlaps with yoke 57 of stator mass 2.
  • the cylinder head part of the spacer provides openings 25 to the outside. Said openings 25 are formed between the teeth 21 mentioned above and are placed radially in the extension of the teeth 4 of the stator mass.
  • the spacer 20 has a height h measured along the longitudinal axis of the stator which can be between 2 and 10 mm, better still between 4 and 8 mm, being for example of the order of 5 mm.
  • the spacer may in particular have a height measured along the longitudinal axis of the stator of about twice the height of the slot insulators.
  • the stator comprises oblique ribs 30 which serve to accompany the sheets during the twisting of the stack of sheets, then locations for the production of the weld seams of the sheets of the same package 5, which are visible on the outer surface of the stator mass 2, once the welding of the packets 5 has been carried out.
  • the resulting weld beads have an inclination with respect to the longitudinal axis X of the stator, due to the angular offset between the sheets. This inclination corresponds to that of the angular offset between the sheets.
  • a set of electrical conductors 10 in the shape of a pin and a plurality of bundles of sheets 5 are provided.
  • a step (b) the electrical conductors 10 are twisted in one direction.
  • step (c) said twisted electrical conductors 10 are inserted into a first stack 5 of sheets, as illustrated in FIGS. 3 and 4.
  • the electrical conductors are used to twist the sheets which are only stacked on top of each other without any mechanical effort, which in particular avoids any effort on any insulation of the electrical conductors.
  • a step (d) the spacer 20 is placed on the first stack 5 of sheets, as illustrated in Figures 5 and 6.
  • the electrical conductors protruding from the first stack of sheets are twisted in the other direction.
  • the electrical conductors thus have a change in inclination, at the level of the aforementioned spacer. They thus have a double inclination, in one direction then in the opposite direction.
  • the two inclinations have in this example the same angle in absolute value.
  • the spacer makes it possible to hold the laminations of the first stack of laminations during this step (e) of twisting of the conductors.
  • a second pack of sheets is inserted on the electrical conductors, as illustrated in Figures 7 and 8.
  • Steps (e) and/or (f) can be repeated with additional sheet packs, as many times as there are sheet packs to be added. Once the electrical conductors and the sheet metal packages have been mounted and twisted, these can be welded from the outside. A weld bead is then provided on the sheets of the same package in the aforementioned oblique ribs 30 .

Abstract

The invention relates to a stator (1) for a rotary electric machine, comprising a stator mass (2) formed by a stack of metal sheets, comprising slots (3), and electrical conductors (10) housed in the slots, at least some of the electrical conductors, or even a majority of the electrical conductors, better still all the electrical conductors, being formed as U-shaped or I-shaped pins, the stator mass (3) consisting of a plurality of packs (5) arranged consecutively along a longitudinal axis (X) of the stator, the metal sheets of at least one pack, better still of all the packs, being angularly offset with respect to one another about the longitudinal axis (X) of the stator, and two consecutive packs (5) being separated by a spacer (20).

Description

Description Description
Titre : Stator de machine électrique tournante et procédé de fabrication Title: Rotating electrical machine stator and manufacturing method
La présente invention revendique la priorité de la demande française 2107614 déposée le 13 juillet 2021 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence. The present invention claims the priority of French application 2107614 filed on July 13, 2021, the content of which (text, drawings and claims) is incorporated herein by reference.
Domaine technique Technical area
La présente invention concerne les machines électriques tournantes et plus particulièrement les stators de telles machines. L’invention porte plus particulièrement sur la masse statorique du stator et la machine électrique tournante correspondante. Elle concerne également le procédé de fabrication de tels stators. The present invention relates to rotating electrical machines and more particularly to the stators of such machines. The invention relates more particularly to the stator mass of the stator and the corresponding rotating electrical machine. It also relates to the method of manufacturing such stators.
L’invention porte plus particulièrement sur les machines synchrones ou asynchrones, à courant alternatif. Elle concerne notamment les machines de traction ou de propulsion de véhicules automobiles électriques (Battery Electric Vehicle) et/ou hybrides (Hybrid Electric Vehicle - Plug-in Hybrid Electric Vehicle), telles que voitures individuelles, camionnettes, camions ou bus. L’invention s’applique également à des machines électriques tournantes pour des applications industrielles et/ou de production d’énergie, notamment navales, aéronautiques ou éoliennes. The invention relates more particularly to synchronous or asynchronous alternating current machines. It relates in particular to traction or propulsion machines for electric (Battery Electric Vehicle) and/or hybrid (Hybrid Electric Vehicle - Plug-in Hybrid Electric Vehicle) motor vehicles, such as individual cars, vans, trucks or buses. The invention also applies to rotating electrical machines for industrial and/or energy production applications, in particular naval, aeronautical or wind turbine applications.
Technique antérieure Prior technique
Il est connu de prévoir un décalage angulaire entre les tôles du stator, comme par exemple dans les demandes de brevet FR 3 067 879, JP 2003 018802, JP 57-183251 et JP 55-053157. On peut parler de vrillage du stator. It is known to provide an angular offset between the laminations of the stator, as for example in patent applications FR 3 067 879, JP 2003 018802, JP 57-183251 and JP 55-053157. We can speak of twisting of the stator.
Le brevet US 10424979 porte sur un stator comportant deux paquets de tôles comportant des encoches ouvertes vers l’entrefer. Les deux paquets de tôles sont vrillés, étant séparés par un élément central non électriquement conducteur, comportant une culasse fermée et des dents droites non vrillées. En outre, ce brevet décrit un système d’isolation spécifique pour fil rond. US patent 10424979 relates to a stator comprising two packs of laminations comprising notches open towards the air gap. The two stacks of sheets are twisted, being separated by a non-electrically conductive central element, comprising a closed yoke and non-twisted straight teeth. In addition, this patent describes a specific insulation system for round wire.
La demande internationale WO 2019/142663 porte sur un stator vrillé en V, dans lequel les conducteurs électriques sont déformés par le paquet de tôles. Il est de ce fait nécessaire de prévoir pour ce stator une isolation des conducteurs électriques d’épaisseur suffisante, ce qui dégrade le taux de remplissage en cuivre des encoches et la résistance thermique. En outre, le paquet comporte un relief extérieur pour permettre sa déformation. International application WO 2019/142663 relates to a V-twisted stator, in which the electrical conductors are deformed by the stack of laminations. It is therefore necessary to provide for this stator an insulation of the electrical conductors of thickness sufficient, which degrades the copper filling rate of the slots and the thermal resistance. In addition, the package has an outer relief to allow its deformation.
La demande de brevet JP 2020 120536 a pour objet un stator non vrillé, comportant des fils ronds, et équipé d’une plaque de distribution de fluide de refroidissement disposés annulairement entre deux paquets de tôles du stator. Patent application JP 2020 120536 relates to a non-twisted stator, comprising round wires, and equipped with a cooling fluid distribution plate arranged annularly between two stacks of stator laminations.
Il existe un besoin pour faciliter la fabrication de stators vrillés, et améliorer leurs performances électromagnétiques et de refroidissement. There is a need to facilitate the manufacture of twisted stators, and to improve their electromagnetic and cooling performance.
Résumé de l’invention Summary of the invention
L’invention vise à répondre à tout ou partie de ce besoin et a ainsi pour objet, selon l’un de ses aspects, un stator de machine électrique tournante, comportant une masse statorique formée d’un empilement de tôles, comportant des encoches, des conducteurs électriques logés dans les encoches, au moins une partie des conducteurs électriques, voire une majorité des conducteurs électriques, mieux tous les conducteurs électriques, étant en forme d'épingle en U ou en I, la masse statorique étant composée d’une pluralité de paquets disposés consécutivement le long d’un axe longitudinal X du stator, les tôles d’au moins un paquet, mieux de tous les paquets, étant décalées angulairement les unes par rapport aux autres autour de l’axe de longitudinal du stator, deux paquets consécutifs étant séparés par une entretoise. The invention aims to meet all or part of this need and thus has as its object, according to one of its aspects, a stator for a rotating electrical machine, comprising a stator mass formed from a stack of sheets, comprising notches, electrical conductors housed in the slots, at least some of the electrical conductors, or even a majority of the electrical conductors, better still all the electrical conductors, being in the shape of a U-shaped or I-shaped hairpin, the stator mass being composed of a plurality of packets arranged consecutively along a longitudinal axis X of the stator, the laminations of at least one packet, better still of all the packets, being angularly offset from each other around the longitudinal axis of the stator, two consecutive packets being separated by a spacer.
Le stator selon l’invention permet d’améliorer les performances de réduction de bruits et de vibrations de la machine résultante, ainsi que le refroidissement de la machine. The stator according to the invention makes it possible to improve the noise and vibration reduction performance of the resulting machine, as well as the cooling of the machine.
L’invention permet également de réduire le coût total de la machine, en permettant de simplifier l’assemblage du rotor avec un empilement de tôles dans une seule orientation angulaire, avec une interface entre le rotor et un arbre de la machine simplifiée. The invention also makes it possible to reduce the total cost of the machine, by making it possible to simplify the assembly of the rotor with a stack of sheets in a single angular orientation, with an interface between the rotor and a shaft of the simplified machine.
Les tôles de l’empilement de tôles du stator sont magnétiques. The laminations of the stator lamination stack are magnetic.
La masse statorique comporte des dents définissant entre elles les encoches, les dents étant rattachées à une culasse du stator. The stator mass comprises teeth defining between them the notches, the teeth being attached to a yoke of the stator.
Les conducteurs électriques peuvent avoir une forme inclinée, du fait du décalage angulaire entre les tôles. The electrical conductors may have an inclined shape, due to the angular offset between the sheets.
Dans un mode de réalisation, les conducteurs électriques présentent un changement d’inclinaison, notamment au niveau de l’entretoise précitée. Ils peuvent avoir ainsi une double inclinaison, dans un sens puis dans le sens opposé. Les deux inclinaisons peuvent avoir le même angle en valeur absolue. Au niveau de l’entretoise, les conducteurs électriques peuvent avoir une forme curviligne. Cette forme curviligne peut résulter du cintrage des conducteurs électriques pendant la réalisation de G inclinaison. In one embodiment, the electrical conductors have a change in inclination, in particular at the level of the aforementioned spacer. They can have thus a double inclination, in one direction then in the opposite direction. The two inclinations can have the same angle in absolute value. At the spacer, the electrical conductors may have a curvilinear shape. This curvilinear shape may result from the bending of the electrical conductors during the realization of G inclination.
Exposé de l’invention Disclosure of Invention
L’entretoise peut être magnétique. Elle peut comporter un matériau magnétique.The spacer can be magnetic. It may comprise a magnetic material.
En variante, l’entretoise séparant les paquets de tôles peut être amagnétique. Elle peut comporter un matériau amagnétique. Au niveau de l’entretoise amagnétique, il n’y a donc pas de circulation de flux magnétique. As a variant, the spacer separating the stacks of laminations can be non-magnetic. It may comprise a non-magnetic material. At the level of the non-magnetic spacer, there is therefore no circulation of magnetic flux.
L’entretoise peut être au moins partiellement métallique, voire entièrement métallique. Le métal utilisé peut être magnétique ou amagnétique. The spacer can be at least partially metallic, or even entirely metallic. The metal used can be magnetic or non-magnetic.
En variante ou additionnellement, l’entretoise peut être au moins partiellement réalisée dans un matériau non métallique, par exemple plastique. As a variant or additionally, the spacer can be at least partially made of a non-metallic material, for example plastic.
L’entretoise peut dans un mode de réalisation comporter un anneau en matériau plastique, par exemple surmoulé sur des éléments métalliques, par exemple de forme parallélépipédique. Ces éléments métalliques peuvent avoir un rôle mécanique tandis que le plastique utilisé pour le surmoulage peut permettre de faciliter le passage du fluide de refroidissement ou d’intégrer une sonde thermique. The spacer may in one embodiment comprise a ring of plastic material, for example molded onto metal elements, for example of parallelepiped shape. These metal elements can have a mechanical role while the plastic used for the overmolding can facilitate the passage of the cooling fluid or integrate a thermal probe.
L’entretoise peut comporter des tôles de culasse. Les tôles de culasse de l’entretoise peuvent être magnétiques ou amagnétiques. Elles comportent une partie annulaire dite de culasse, qui vient se superposer à une culasse de la masse statorique. Elles peuvent notamment être dépourvues de dents. L’entretoise peut comporter des dents. Les dents de l’entretoise peuvent venir se superposer sur une culasse de la masse statorique. Les dents de l’entretoise peuvent être inclinées par rapport à l’axe longitudinal du stator, ou ne pas être inclinées. Les dents de l’entretoise peuvent être placées radialement dans le prolongement des encoches de la masse statorique. The spacer may include cylinder head plates. The spacer cylinder head laminations can be magnetic or non-magnetic. They comprise a so-called yoke annular part, which is superimposed on a yoke of the stator mass. In particular, they may be devoid of teeth. The spacer may have teeth. The teeth of the spacer can be superimposed on a yoke of the stator mass. The teeth of the spacer can be inclined with respect to the longitudinal axis of the stator, or not be inclined. The teeth of the spacer can be placed radially in line with the notches of the stator mass.
L’entretoise peut comporter avantageusement des dents en particulier lorsqu’il y a une continuité de l’isolant d’encoche entre deux paquets de la masse statorique. The spacer may advantageously include teeth, in particular when there is continuity of the slot insulation between two packets of the stator mass.
Les dents de l’entretoise peuvent recouvrir la largeur de culasse du stator lorsqu’elles sont alignées avec les encoches du stator, ce qui améliore la performance thermique de la machine. En variante, les dents de l’entretoise peuvent recouvrir la largeur de culasse du stator ainsi qu’une partie de la dent du stator correspondante, lorsqu’elles sont alignées avec les dents du stator formées entre les encoches de celui-ci, ce qui améliore la performance mécanique de la machine. The spacer teeth can span the yoke width of the stator when aligned with the slots in the stator, improving the thermal performance of the machine. Alternatively, the teeth of the spacer can cover the width of the stator yoke as well as a part of the corresponding stator tooth, when they are aligned with the teeth of the stator formed between the notches of the latter, which improves the mechanical performance of the machine.
L’entretoise peut comporter une partie de culasse reliant les dents de l’entretoise entre elles. Cette partie de culasse peut se superposer avec une culasse de la masse statorique. The spacer may comprise a cylinder head part connecting the teeth of the spacer to each other. This yoke part can be superimposed with a yoke of the stator mass.
L’entretoise peut comporter une partie de culasse ménageant des ouvertures vers l’extérieur. Lesdites ouvertures peuvent être ménagées entre les dents citées précédemment. Les ouvertures de l’entretoise peuvent être placées radialement dans le prolongement des dents de la masse statorique. The spacer may include a cylinder head part providing openings to the outside. Said openings can be made between the teeth mentioned above. The openings of the spacer can be placed radially in line with the teeth of the stator mass.
L’entretoise peut permettre de constituer une entrée d’air frais au centre de la machine, de favoriser la circulation d’air dans le stator, et donc d’améliorer le refroidissement de la machine. Cela est notamment utile sur une machine de grande longueur. Un stator selon l’invention peut également être utile sur une machine comportant un carter refroidit à eau. The spacer can make it possible to constitute a fresh air inlet in the center of the machine, to favor the circulation of air in the stator, and thus to improve the cooling of the machine. This is particularly useful on a long machine. A stator according to the invention can also be useful on a machine comprising a water-cooled casing.
L’entretoise selon l’invention peut permettre d’améliorer le refroidissement de la machine en créant un canal de passage ou d’alimentation d’un fluide de refroidissement, liquide ou gazeux, tel que de l’air, de l’huile ou autre. The spacer according to the invention can make it possible to improve the cooling of the machine by creating a channel for the passage or supply of a cooling fluid, liquid or gaseous, such as air, oil or other.
Grâce à l’invention, on peut bénéficier d’un circuit de refroidissement passant par le cœur du stator grâce à l’assemblage du stator et du carter. Thanks to the invention, it is possible to benefit from a cooling circuit passing through the heart of the stator thanks to the assembly of the stator and the casing.
L’entretoise peut avoir une hauteur mesurée le long de l’axe longitudinal du stator comprise entre 1 et 10 mm, mieux entre 2 et 8 mm, voire entre 3 et 6 mm. The spacer may have a height measured along the longitudinal axis of the stator of between 1 and 10 mm, better still between 2 and 8 mm, or even between 3 and 6 mm.
L’entretoise peut notamment avoir une hauteur mesurée le long de l’axe longitudinal du stator comprise entre une et trois fois la hauteur des isolants d’encoche, étant notamment d’environ deux fois la hauteur des isolants d’encoche dépassant du paquet, autrement appelé débord des isolants du paquet. On entend par ‘hauteur des isolants d’encoche’ la hauteur des isolants qui dépasse des encoches du paquet de tôles. Une telle hauteur permet de diminuer les risques de court-circuit au niveau de l’interface entre les paquets consécutifs, et d’augmenter la distance d’arc, notamment entre le conducteur et la masse. The spacer may in particular have a height measured along the longitudinal axis of the stator of between one and three times the height of the slot insulators, being in particular approximately twice the height of the slot insulators projecting from the package, otherwise called overhang of the package insulators. 'Height of the notch insulators' means the height of the insulators which protrude from the notches of the stack of sheets. Such a height makes it possible to reduce the risks of short-circuit at the level of the interface between the consecutive packets, and to increase the arcing distance, in particular between the conductor and the mass.
Le stator peut comporter au moins un cordon de soudure des tôles d’un même paquet. Le cordon de soudure peut faire saillie sur la surface extérieure de la masse statorique, ou non. Le cordon de soudure peut notamment être visible sur la surface extérieure de la masse statorique. Le cordon de soudure peut notamment avoir une inclinaison par rapport à l’axe longitudinal X du stator, du fait du décalage angulaire entre les tôles. Pour un paquet donné, le stator peut comporter un ou plusieurs cordons de soudure répartis angulairement autour de l’axe longitudinal X du stator, par exemple deux, trois ou quatre. Ils peuvent notamment être répartis angulairement régulièrement, notamment à 180°, ou à 120°, ou encore à 90°. The stator may comprise at least one weld bead of the laminations of the same package. The weld bead may or may not protrude from the outer surface of the stator mass. The weld bead may in particular be visible on the outer surface of the stator mass. The weld bead may in particular have an inclination with respect to the longitudinal axis X of the stator, due to the angular offset between the sheets. For a given package, the stator may comprise one or more weld beads distributed angularly around the longitudinal axis X of the stator, for example two, three or four. They can in particular be regularly distributed angularly, in particular at 180°, or at 120°, or even at 90°.
Les cordons de soudure peuvent être continus sur la longueur d’un paquet, voire de tous les paquets, ou en variante interrompus au niveau de l’entretoise. The weld beads can be continuous over the length of a package, or even all the packages, or alternatively interrupted at the spacer.
Les cordons de soudure peuvent avantageusement être continus sur la longueur de tous les paquets en particulier lorsque l’entretoise comporte des éléments métalliques. En effet, ces éléments métalliques permettent aux cordons de soudure de se prolonger du premier paquet de tôles aux éléments métalliques de l’entretoise puis au second paquet de tôles. Cette solution améliore considérablement l’intégrité mécanique du stator avant insertion dans un carter ou une firette. The weld beads can advantageously be continuous over the length of all the packages, in particular when the spacer comprises metallic elements. Indeed, these metal elements allow the weld beads to extend from the first pack of sheets to the metal elements of the spacer and then to the second pack of sheets. This solution considerably improves the mechanical integrity of the stator before insertion into a casing or a firette.
En variante, la masse statorique peut être dépourvue de cordon de soudure, étant par exemple dépourvue de protubérance sur sa surface extérieure. Elle peut être dépourvue de moyen de saisie. Cela peut faciliter son insertion dans un carter. En effet, le stator est alors avantageusement dépourvu d’excroissance extérieure qui serait contraignante pour un frettage dans un carter ou dépourvu de rainures dans la culasse qui dégraderaient la surface d’échange entre les paquets et le carter, ce qui est notamment avantageux lorsque le carter est refroidi à eau. As a variant, the stator mass may be devoid of a weld bead, being for example devoid of protuberance on its outer surface. It may have no input means. This can facilitate its insertion into a crankcase. Indeed, the stator is then advantageously devoid of external protrusion which would be restrictive for shrinking in a casing or devoid of grooves in the cylinder head which would degrade the exchange surface between the packets and the casing, which is particularly advantageous when the crankcase is water cooled.
Chaque tôle peut être décalée par rapport à la tôle adjacente d’un angle élémentaire. Dans un même paquet de tôles, l’angle élémentaire peut être constant. Entre deux paquets de tôles, l’angle élémentaire peut être le même en valeur absolue. En variante, l’angle élémentaire peut être différent d’un paquet de tôles à l’autre. Each plate can be offset from the adjacent plate by an elementary angle. In the same stack of plates, the elementary angle can be constant. Between two stacks of sheets, the elementary angle can be the same in absolute value. As a variant, the elementary angle may be different from one stack of sheets to another.
L’angle élémentaire du décalage angulaire entre deux tôles consécutives peut être compris entre 0,004° et 0,085°, étant par exemple compris entre 0,017°et 0,032°, mieux entre 0,008 et 0,016°, étant par exemple de l’ordre de 0,01°. The elementary angle of the angular offset between two consecutive sheets can be between 0.004° and 0.085°, being for example between 0.017° and 0.032°, better still between 0.008 and 0.016°, being for example of the order of 0.01 °.
Un décalage angulaire total d’un paquet de tôles, mesuré entre une première tôle et une dernière tôle du paquet de tôles, peut être compris entre 2 et 10°, étant par exemple compris entre 2,5 et 8°, mieux entre 3 et 6°, étant par exemple de l’ordre de 3,75°. L’angle élémentaire du décalage angulaire entre deux tôles consécutives peut correspondre au pas dentaire du stator sur la hauteur du paquet divisé par le nombre de tôle dans le paquet. Dans un mode de réalisation, l’angle élémentaire est égal au pas dentaire divisé par le nombre de tôles dans le paquet. A total angular offset of a stack of sheets, measured between a first sheet and a last sheet of the stack of sheets, can be between 2 and 10°, being for example between 2.5 and 8°, better still between 3 and 6°, being for example of the order of 3.75°. The elementary angle of the angular offset between two consecutive laminations may correspond to the tooth pitch of the stator over the height of the package divided by the number of laminations in the package. In one embodiment, the elementary angle is equal to the tooth pitch divided by the number of sheets in the stack.
Les tôles d’un même paquet peuvent être décalées les unes par rapport aux autres d’un angle élémentaire constant. Dans un mode de réalisation, toutes les tôles de chaque paquet du stator peuvent être décalées les unes par rapport aux autres d’un angle élémentaire constant. Sheets in the same stack can be offset relative to each other by a constant elementary angle. In one embodiment, all the laminations of each stator package can be offset relative to each other by a constant elementary angle.
La masse statorique peut dans un mode de réalisation comporter deux paquets. En variante, elle peut comporter plus de deux paquets, notamment trois ou quatre ou plus. La masse statorique peut comporter un nombre pair de paquets. En variante, la masse statorique peut comporter un nombre impair de paquets. The stator mass may in one embodiment comprise two packets. As a variant, it may comprise more than two packets, in particular three or four or more. The stator mass may comprise an even number of packets. As a variant, the stator mass can comprise an odd number of packets.
Les tôles des paquets de la masse statorique peuvent être décalées angulairement toutes dans un même sens autour de l’axe longitudinal X du stator. The laminations of the stator mass packages can all be angularly offset in the same direction around the longitudinal axis X of the stator.
En variante, les tôles des paquets de la masse statorique peuvent être décalées angulairement dans au moins deux sens, notamment dans plusieurs sens, autour de l’axe longitudinal X du stator. As a variant, the laminations of the stator mass packages can be angularly offset in at least two directions, in particular in several directions, around the longitudinal axis X of the stator.
Les tôles des paquets de la masse statorique peuvent être décalées angulairement successivement dans un sens puis dans l’autre, étant disposées en V. Elles peuvent être disposées en V, étant décalées symétriquement par rapport à un plan de symétrie perpendiculaire à l’axe longitudinal X du stator. La disposition en V, avec un vrillage dans deux directions différentes, permet de minimiser voire supprimer la charge exercée sur les roulements du rotor. The laminations of the stator mass packages can be angularly offset successively in one direction then in the other, being arranged in a V. They can be arranged in a V, being offset symmetrically with respect to a plane of symmetry perpendicular to the longitudinal axis X of the stator. The V arrangement, with a twist in two different directions, makes it possible to minimize or even eliminate the load exerted on the bearings of the rotor.
La masse statorique peut comporter un seul paquet central coupé en deux par ledit plan de symétrie. The stator mass may comprise a single central package cut in two by said plane of symmetry.
En variante, la masse statorique peut comporter deux paquets centraux séparés par ledit plan de symétrie. Les deux paquets centraux peuvent ne pas être décalés angulairement l’un par rapport à l’autre. As a variant, the stator mass can comprise two central packets separated by said plane of symmetry. The two central packages may not be angularly offset from each other.
Dans un mode de réalisation, le stator peut comporter deux paquets de tôles, un premier paquet de tôles décalées angulairement dans un sens, et un deuxième paquet de tôles décalées angulairement dans l’autre sens. Les angles élémentaires de décalage peuvent avoir la même valeur absolue. Cela peut permettre avantageusement d’annuler totalement la composante axiale du couple sur le rotor. In one embodiment, the stator may comprise two packs of laminations, a first pack of laminations offset angularly in one direction, and a second pack of laminations offset angularly in the other direction. The elementary offset angles can have the same absolute value. This can advantageously make it possible to totally cancel the axial component of the torque on the rotor.
Dans un mode de réalisation, les tôles des paquets de la masse statorique peuvent être décalées angulairement successivement dans un sens puis dans l’autre, étant disposés en chevrons. Avantageusement, les chevrons sont disposés de manière symétrique. In one embodiment, the laminations of the stator mass packages can be angularly offset successively in one direction then in the other, being arranged in a herringbone pattern. Advantageously, the chevrons are arranged symmetrically.
Tous les paquets du stator peuvent avoir chacun la même longueur, ou en variante des longueurs différentes. All of the stator packages may each have the same length, or alternatively different lengths.
Deux paquets peuvent avoir des longueurs différentes. Par exemple, la disposition des paquets dans la masse statorique peut être telle que la longueur des paquets peut augmenter puis diminuer lorsque Ton se déplace le long de Taxe du stator, ou augmenter tout le long du stator, ou diminuer tout le long du stator. Two packets can have different lengths. For example, the arrangement of the packets in the stator mass may be such that the length of the packets may increase and then decrease as one moves along the axis of the stator, or increase all the way along the stator, or decrease all the way along the stator.
En variante encore, la longueur des paquets peut varier avec une variation en dents de scie lorsque Ton se déplace le long de Taxe du stator. As a further alternative, the length of the bundles may vary with a jagged variation as the movement moves along the axis of the stator.
Dans un mode de réalisation, le ou les paquets centraux peuvent avoir une longueur différente des autres paquets, par exemple une longueur plus courte ou plus longue. In one embodiment, the central packet or packets may have a different length from the other packets, for example a shorter or longer length.
Les encoches du stator peuvent être fermées. Par « encoche fermée », on désigne des encoches qui ne sont pas ouvertes radialement vers l’entrefer. The slots in the stator can be closed. By “closed notch”, is meant notches which are not open radially towards the air gap.
Dans un mode de réalisation, au moins une encoche, voire chaque encoche, peut être continûment fermée du côté de l’entrefer par un pont de matière venu d’un seul tenant avec les dents définissant l’encoche. Toutes les encoches peuvent être fermées du côté de l’entrefer par des ponts de matière fermant les encoches. Les ponts de matière peuvent être venus d’un seul tenant avec les dents définissant l’encoche. La masse statorique est alors dépourvue de découpe entre les dents et les ponts de matière fermant les encoches, et les encoches sont alors continûment fermées du côté de l’entrefer par les ponts de matière venus d’un seul tenant avec les dents définissant l’encoche. In one embodiment, at least one notch, or even each notch, can be continuously closed on the side of the air gap by a bridge of material coming in one piece with the teeth defining the notch. All the notches can be closed on the air gap side by material bridges closing the notches. The material bridges may have come in one piece with the teeth defining the notch. The stator mass then has no cutout between the teeth and the bridges of material closing the slots, and the slots are then continuously closed on the side of the air gap by the bridges of material coming in one piece with the teeth defining the notch.
En outre, les encoches peuvent également être fermées du côté opposé à l’entrefer par une culasse rapportée ou d’un seul tenant avec les dents. Les encoches ne sont alors pas ouvertes radialement vers l’extérieur. La masse statorique peut être dépourvue de découpe entre les dents et la culasse. In addition, the notches can also be closed on the side opposite the air gap by an added yoke or in one piece with the teeth. The notches are then not open radially outwards. The stator mass may have no cutout between the teeth and the yoke.
Dans un mode de réalisation, chacune des encoches est de contour continûment fermé. Par « continûment fermé », on entend que les encoches présentent un contour fermé continu lorsqu’elles sont observées en section transversale, prise perpendiculairement à Taxe de rotation de la machine. On peut faire le tour complet de l’encoche sans rencontrer de découpe dans la masse statorique. In one embodiment, each of the notches has a continuously closed contour. By "continuously closed" is meant that the notches exhibit a continuous closed contour when viewed in cross section, taken perpendicular to the axis. rotation of the machine. It is possible to make the complete turn of the notch without encountering a cutout in the stator mass.
La masse statorique peut être réalisée par empilement de tôles magnétiques, les encoches étant venues par découpage des tôles. La fermeture des encoches du côté de l’entrefer est obtenue par des ponts de matière venus d’un seul tenant avec le reste des tôles formant la masse statorique. The stator mass can be made by stacking magnetic laminations, the notches being made by cutting the laminations. The closing of the slots on the side of the air gap is obtained by bridges of material coming from a single piece with the rest of the laminations forming the stator mass.
Le stator peut être dépourvu de cales magnétiques rapportées de fermeture des encoches. On élimine ainsi le risque de détachement accidentel de ces cales. The stator may be devoid of added magnetic shims for closing the slots. This eliminates the risk of accidental detachment of these wedges.
Le stator peut comporter deux conducteurs électriques par encoche. Le stator peut dans un mode de réalisation comporter deux colonnes de brins de conducteurs électriques. The stator may include two electrical conductors per slot. The stator may in one embodiment comprise two columns of electrical conductor strands.
Les conducteurs électriques peuvent former un bobinage distribué. Le bobinage peut être ondulé ou imbriqué. Le bobinage peut ne pas être concentré ou bobiné sur dent. Les conducteurs électriques peuvent former un bobinage entier ou fractionnaire. The electrical conductors can form a distributed winding. The winding can be corrugated or interleaved. The winding may not be concentrated or tooth wound. Electrical conductors can form a whole or fractional winding.
Chaque conducteur électrique peut comporter un ou plusieurs brins (« wire » ou « strand » en anglais). Par « brin », on entend l’unité la plus élémentaire pour la conduction électrique. Un brin peut être de section transversale ronde, on peut alors parler de ‘fil’, ou en méplat. Les brins en méplat peuvent être mis en forme en épingles, par exemple en U ou en I. Chaque brin est revêtu d’un émail isolant. Each electrical conductor may comprise one or more strands (“wire” or “strand” in English). By “strand” we mean the most basic unit for electrical conduction. A strand can be of round cross section, we can then speak of a 'thread', or flat. The flat strands can be shaped into pins, for example U or I. Each strand is coated with an insulating enamel.
Les conducteurs électriques peuvent former un bobinage unique, notamment entier ou fractionnaire. Par « bobinage unique », on entend que les conducteurs électriques sont reliés électriquement ensemble dans le stator, et que les connexions entre les phases sont faites dans le stator, et non pas à l’extérieur du stator, par exemple dans une boite à bornes. Un bobinage est constitué d’un nombre de phases m décalées dans l’espace de telle façon que lorsqu’elles sont alimentées par un système de courant multi-phasés, elles produisent un champ tournant. The electrical conductors can form a single winding, in particular whole or fractional. By "single winding", it is meant that the electrical conductors are electrically connected together in the stator, and that the connections between the phases are made in the stator, and not outside the stator, for example in a terminal box. . A winding is made up of a number of phases m staggered in space in such a way that when they are supplied by a multi-phase current system, they produce a rotating field.
Le bobinage peut être dans l’invention entier ou fractionnaire. Le bobinage peut être entier à pas avec ou sans raccourcissement, ou en variante fractionnaire. Dans un mode de réalisation, les conducteurs électriques forment un bobinage fractionnaire, notamment à pas raccourci. The winding can be whole or fractional in the invention. The winding can be full-pitch with or without shortening, or in a fractional variant. In one embodiment, the electrical conductors form a fractional winding, in particular with a shortened pitch.
Pour un bobinage fractionnaire, le nombre d’encoches par pôle et par phase est fractionnaire, c’est-à-dire que le rapport q défini par Z=Ns/(2/¾/) s’écrit sous la forme d’une fraction irréductible zlm, z et ni étant deux nombres entiers non nuis, m étant différent de 1, où Ns est le nombre d’encoches du stator, q le nombre de phases du bobinage et p le nombre de paires de pôles. For a fractional winding, the number of notches per pole and per phase is fractional, i.e. the ratio q defined by Z=Ns/(2/¾/) is written in the form of a irreducible fraction zlm, z and ni being two non-null integers, m being different from 1, where Ns is the number of notches of the stator, q the number of phases of the winding and p the number of pairs of poles.
Le nombre d’encoches du stator peut être compris entre 18 et 96, mieux entre 30 et 84, étant par exemple de 18, 24, 27, 30, 36, 42, 45, 48, 54, 60, 63, 72, 81, 92, 96, mieux étant de 48 ou 60 ou 63. Le nombre de pôles du stator peut être compris entre 2 et 24, voire entre 4 et 12, étant par exemple de 6 ou de 8. The number of notches of the stator can be between 18 and 96, better still between 30 and 84, being for example 18, 24, 27, 30, 36, 42, 45, 48, 54, 60, 63, 72, 81 , 92, 96, better being 48 or 60 or 63. The number of poles of the stator can be between 2 and 24, or even between 4 and 12, being for example 6 or 8.
La combinaison nombre d’encoches/nombre de pôles du stator peut être choisie parmi les combinaisons de la liste suivante, qui n’est pas limitative : 30/4, 42/4, 45/6, 48/8, 63/6, 60/8, 84/8. The combination number of notches/number of poles of the stator can be chosen from the combinations of the following list, which is not exhaustive: 30/4, 42/4, 45/6, 48/8, 63/6, 60/8, 84/8.
Au moins un premier conducteur électrique logé dans une première encoche peut être relié électriquement à un deuxième conducteur électrique logé dans une deuxième encoche, à la sortie desdites encoches. At least one first electrical conductor housed in a first notch can be electrically connected to a second electric conductor housed in a second notch, at the exit from said notches.
Tous les conducteurs électriques ayant une extrémité libre située à une même position circonférentielle autour de l’axe de rotation de la machine, quelle que soit leur position radiale, peuvent être reliés électriquement ensemble. All electrical conductors having a free end located at the same circumferential position around the axis of rotation of the machine, whatever their radial position, can be electrically connected together.
Le stator peut comporter un connecteur de phases comportant des éléments métalliques connectés à des conducteurs électriques du stator. Les éléments métalliques peuvent être disposés radialement extérieurement ou intérieurement par rapport aux conducteurs électriques auxquels ils sont connectés. Les éléments métalliques connectés à des conducteurs des bobinages du stator peuvent être maintenus par un support isolant. Par ailleurs, le connecteur de phases peut présenter des pattes de connexion à un bus d’alimentation. La machine peut ainsi être reliée à un onduleur, connecté électriquement aux pattes de connexion du connecteur. The stator may comprise a phase connector comprising metallic elements connected to electrical conductors of the stator. The metal elements can be arranged radially externally or internally with respect to the electrical conductors to which they are connected. The metal elements connected to conductors of the stator windings can be held by an insulating support. Furthermore, the phase connector may have lugs for connection to a power supply bus. The machine can thus be connected to an inverter, electrically connected to the connection tabs of the connector.
Epingles Pins
Des conducteurs électriques au moins, voir une majorité des conducteurs électriques, peuvent être en forme d'épingles, de U ou de I. L’épingle peut être en forme de U (« U-pin » en anglais) ou droite, étant en forme de I (« I-pin » en anglais). Electrical conductors at least, see a majority of electrical conductors, can be pin-shaped, U-shaped or I-shaped. The pin can be U-shaped ("U-pin" in English) or straight, being in form of I ("I-pin" in English).
Les conducteurs électriques en épingle et méplat permettent d’augmenter le coefficient de remplissage de l’encoche, rendant la machine plus compacte. Grâce à un coefficient de remplissage élevé, les échanges thermiques entre les conducteurs électriques et la masse statorique sont améliorés, ce qui permet de réduire la température des conducteurs électriques à l’intérieur des encoches. Hairpin and flat electrical conductors increase the notch fill factor, making the machine more compact. Thanks to a high filling coefficient, the heat exchanges between the electrical conductors and the stator mass are improved, which makes it possible to reduce the temperature of the electrical conductors inside the slots.
En outre, la fabrication du stator peut être facilitée grâce aux conducteurs électriques en forme d'épingles. Enfin, les épingles ne nécessitant pas d’avoir des encoches ouvertes, on peut avoir des encoches fermées qui permettent de tenir les épingles et on peut donc ainsi supprimer l’étape d’insertion des cales du stator. Furthermore, the manufacture of the stator can be facilitated thanks to the electrical conductors in the form of pins. Finally, the pins do not require having open notches, we can have closed notches which allow the pins to be held and we can therefore eliminate the step of inserting the stator wedges.
Des conducteurs électriques, voire une majorité des conducteurs électriques, s’étendent axialement dans les encoches. Les conducteurs électriques peuvent être introduits dans les encoches correspondantes par l’une ou les deux extrémités axiales de la machine. Electrical conductors, or even a majority of the electrical conductors, extend axially in the slots. The electrical conductors can be introduced into the corresponding slots by one or both axial ends of the machine.
Un conducteur électrique en forme de I a deux extrémités axiales chacune placées à l’une des extrémités axiales du stator. Il passe dans une encoche unique, et peut être soudé à chacune de ses extrémités axiales à deux autres conducteurs électriques, au niveau des extrémités axiales du stator. Le stator peut par exemple comporter 6, 10, 12, 14, 18, 22 ou 26 conducteurs électriques en forme de I, les autres conducteurs électriques pouvant tous être en forme de U. An I-shaped electrical conductor has two axial ends each placed at one of the axial ends of the stator. It passes through a single notch, and can be welded at each of its axial ends to two other electrical conductors, at the axial ends of the stator. The stator may for example comprise 6, 10, 12, 14, 18, 22 or 26 I-shaped electrical conductors, the other electrical conductors all being able to be U-shaped.
Le stator peut être dépourvu de conducteur électrique en forme de I.The stator may be devoid of an I-shaped electrical conductor.
Un conducteur électrique en forme de U a deux extrémités axiales toutes deux placées à l’une des extrémités axiales du stator. Ces deux extrémités axiales sont définies par les deux jambes du U. Il passe dans deux encoches différentes, et peut être soudé à chacune de ses extrémités axiales à deux autres conducteurs électriques, au niveau d’un même côté axial du stator. Le bas du U, c’est-à-dire le côté du U formant le chignon ou tête de bobine, est disposé de l’autre côté axial du stator. A U-shaped electrical conductor has two axial ends both placed at one of the axial ends of the stator. These two axial ends are defined by the two legs of the U. It passes through two different notches, and can be welded at each of its axial ends to two other electrical conductors, at the same axial side of the stator. The bottom of the U, that is to say the side of the U forming the bun or coil head, is placed on the other axial side of the stator.
Au moins une partie des conducteurs électriques, voire une majorité des conducteurs électriques, peuvent être en forme d'épingle en U. At least a portion of the electrical conductors, or even a majority of the electrical conductors, may be U-shaped hairpin.
En outre, l’encombrement des conducteurs électriques au niveau des têtes de bobines est diminué. Cela facilite l’imbrication des conducteurs électriques. In addition, the size of the electrical conductors at the level of the coil heads is reduced. This facilitates the interweaving of electrical conductors.
Brins Strands
Dans l’invention, chaque conducteur électrique peut comporter un ou plusieurs brins (« wire » ou « strand » en anglais). Par « brin », on entend l’unité la plus élémentaire pour la conduction électrique. Un brin peut être de section transversale ronde, on peut alors parler de ‘fil’, ou en méplat. Les brins en méplat peuvent être mis en forme en épingles, par exemple en U ou en I. Chaque brin est revêtu d’un émail isolant. Le fait que chaque encoche puisse comporter plusieurs conducteurs et/ou plusieurs brins permet de minimiser les pertes par courants induits, ou pertes Joule AC, lesquelles évoluent avec le carré de la fréquence d’alimentation, ce qui est particulièrement avantageux à haute fréquence et lorsque la vitesse de fonctionnement est élevée. Le transfert thermique vers la source froide en est également facilité. On peut ainsi obtenir un meilleur rendement à haute vitesse. In the invention, each electrical conductor may comprise one or more strands (“wire” or “strand” in English). By "strand" is meant the most basic unit for electrical conduction. A strand can be of round cross section, we can then speak of 'thread', or flat. The flat strands can be shaped into pins, for example U or I. Each strand is coated with an insulating enamel. The fact that each notch can comprise several conductors and/or several strands makes it possible to minimize the losses by induced currents, or AC Joule losses, which evolve with the square of the supply frequency, which is particularly advantageous at high frequency and when the running speed is high. Heat transfer to the cold source is also facilitated. It is thus possible to obtain better performance at high speed.
Lorsque les encoches sont fermées, on peut obtenir une réduction des flux de fuites vu par les conducteurs, ce qui entraîne une diminution des pertes par courants de Foucault dans les brins. When the notches are closed, a reduction in the leakage flux seen by the conductors can be obtained, which leads to a reduction in the losses by eddy currents in the strands.
Dans un mode de réalisation, chaque conducteur électrique peut comporter plusieurs épingles, chacune formant un brin, comme explicité ci-dessus. Tous les brins d’un même conducteur électrique peuvent être reliés électriquement les uns aux autres à la sortie de l’encoche. Les brins reliés électriquement les uns aux autres sont placés en court-circuit. Le nombre de brins reliés électriquement ensemble peut être supérieur ou égal à 2, étant par exemple compris entre 2 et 12, étant par exemple de 3, 4, 6 ou 8 brins. In one embodiment, each electrical conductor may comprise several pins, each forming a strand, as explained above. All the strands of the same electrical conductor can be electrically connected to each other at the exit from the notch. The strands electrically connected to each other are placed in short circuit. The number of strands electrically connected together can be greater than or equal to 2, being for example between 2 and 12, being for example 3, 4, 6 or 8 strands.
Plusieurs brins peuvent former un même conducteur électrique. Un même courant électrique d’une même phase circule dans l’ensemble des brins d’un même conducteur électrique. Tous les brins d’un même conducteur électrique peuvent être reliés électriquement les uns aux autres, notamment à la sortie de l’encoche. Tous les brins d’un même conducteur électrique peuvent être reliés électriquement les uns aux autres à chacune de leurs deux extrémités axiales, notamment à la sortie de l’encoche. Ils peuvent être reliés électriquement en parallèle. Several strands can form the same electrical conductor. The same electric current of the same phase circulates in all the strands of the same electrical conductor. All the strands of the same electrical conductor can be electrically connected to each other, in particular at the exit from the notch. All the strands of the same electrical conductor can be electrically connected to each other at each of their two axial ends, in particular at the exit from the notch. They can be electrically connected in parallel.
Tous les brins de tous les conducteurs électriques ayant une extrémité libre située à une même position circonférentielle autour de l’axe de rotation de la machine, quelle que soit leur position radiale, peuvent être reliés électriquement les uns aux autres. All the strands of all the electrical conductors having a free end located at the same circumferential position around the axis of rotation of the machine, whatever their radial position, can be electrically connected to each other.
Dans un mode de réalisation, chaque conducteur électrique comporte trois brins. Dans le cas où une encoche comporte deux conducteurs électriques, une encoche peut donc loger six brins, par exemple, répartis entre les deux conducteurs électriques. In one embodiment, each electrical conductor has three strands. In the case where a notch comprises two electrical conductors, a notch can therefore house six strands, for example, distributed between the two electrical conductors.
En variante, une encoche comporte quatre conducteurs électriques. Chaque conducteur électrique peut comporter deux brins. L’encoche loge alors huit brins, répartis entre les quatre conducteurs électriques. Les brins d’un même conducteur électrique peuvent être en contact deux à deux sur toute leur longueur. Ils peuvent notamment être en contact au niveau des têtes de bobines. En outre, ils peuvent notamment être en contact au niveau des extrémités de soudure. Ils peuvent être accolés. Dans un mode de réalisation, les brins peuvent être soudés par paire de trois brins. Une telle configuration permet une bonne optimisation de l’espace disponible dans et autour du stator. On gagne notamment en compacité au niveau de la hauteur des chignons. En outre, on peut réduire les risques de court-circuit entre les conducteurs électriques. Alternatively, a slot has four electrical conductors. Each electrical conductor may comprise two strands. The notch then houses eight strands, distributed between the four electrical conductors. The strands of the same electrical conductor can be in contact two by two over their entire length. They may in particular be in contact at the level of the coil heads. In addition, they may in particular be in contact at the weld ends. They can be joined. In one embodiment, the strands can be welded in pairs of three strands. Such a configuration allows good optimization of the space available in and around the stator. We gain in particular in compactness at the level of the height of the buns. In addition, the risks of short-circuiting between the electrical conductors can be reduced.
Les brins peuvent être positionnés dans l’encoche de façon que leur dimension circonférentielle autour de l’axe de rotation de la machine soit supérieure à leur dimension radiale. Une telle configuration permet une réduction des pertes par courants de Foucault dans les brins. The strands can be positioned in the notch so that their circumferential dimension around the axis of rotation of the machine is greater than their radial dimension. Such a configuration allows a reduction in losses by eddy currents in the strands.
Un brin peut avoir une largeur comprise entre 1 et 5 mm, étant par exemple de l’ordre de 2,65 ou 3 mm. La largeur d’un brin est définie comme sa dimension dans la direction circonférentielle autour de l’axe de rotation de la machine. A strand can have a width comprised between 1 and 5 mm, being for example of the order of 2.65 or 3 mm. The width of a strand is defined as its dimension in the circumferential direction around the axis of rotation of the machine.
Un brin peut avoir une hauteur comprise entre 1 et 5 mm, étant par exemple de l’ordre de 1,25 ou 1,8 mm. La hauteur d’un brin est définie comme son épaisseur dans la dimension radiale. A strand can have a height comprised between 1 and 5 mm, being for example of the order of 1.25 or 1.8 mm. The height of a strand is defined as its thickness in the radial dimension.
Les conducteurs électriques peuvent être réalisés en cuivre ou aluminium, ou tout autre matériau conducteur émaillé ou revêtu de tout autre revêtement isolant adapté. The electrical conductors can be made of copper or aluminum, or any other enamelled conductive material or coated with any other suitable insulating coating.
La masse statorique peut être réalisée par empilement de tôles. Les dents peuvent être reliées entre elles par des ponts de matière, et du côté opposé par une culasse. Les encoches peuvent être fermées. Elles peuvent être réalisées entièrement par découpage dans les tôles. Chaque tôle de l’empilement de tôles peut être monobloc. The stator mass can be produced by stacking sheets. The teeth can be interconnected by material bridges, and on the opposite side by a yoke. The notches can be closed. They can be produced entirely by cutting in the sheets. Each sheet of the stack of sheets can be monobloc.
Chaque tôle est par exemple découpée dans une feuille d’acier magnétique ou contenant de l’acier magnétique, par exemple de l’acier de 0,1 à 1,5 mm d’épaisseur. Les tôles peuvent être revêtues d’un vernis isolant électrique sur leurs faces opposées avant leur assemblage au sein de l’empilement. L’isolation électrique peut encore être obtenue par un traitement thermique des tôles, le cas échéant. Each sheet is for example cut from a sheet of magnetic steel or sheet containing magnetic steel, for example steel 0.1 to 1.5 mm thick. The sheets can be coated with an electrically insulating varnish on their opposite faces before they are assembled within the stack. Electrical insulation can still be obtained by heat treatment of the sheets, if necessary.
Le stator peut comporter une carcasse extérieure entourant la culasse. Les dents du stator peuvent être réalisées avec un empilement de tôles magnétiques, recouvertes chacune d’un vernis isolant, afin de limiter les pertes par courants induits. The stator may include an outer carcass surrounding the yoke. The teeth of the stator can be made with a stack of magnetic laminations, each covered with an insulating varnish, in order to limit the losses by induced currents.
Machine Machine
L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, une machine électrique tournante comportant un stator tel que défini ci-dessus. Another subject of the invention, according to another of its aspects, independently or in combination with the foregoing, is a rotating electrical machine comprising a stator as defined above.
La machine électrique tournante peut être synchrone ou asynchrone. La machine peut être utilisée comme moteur ou comme générateur. La machine peut être à réluctance. Elle peut constituer un moteur synchrone ou en variante un générateur synchrone. En variante encore, elle constitue une machine asynchrone. The rotating electrical machine can be synchronous or asynchronous. The machine can be used as a motor or as a generator. The machine can be reluctance. It can constitute a synchronous motor or, as a variant, a synchronous generator. As a further variant, it constitutes an asynchronous machine.
La vitesse maximale de rotation de la machine peut être élevée, étant par exemple supérieure à 10 000 tr/min, mieux supérieure à 12 000 tr/min, étant par exemple de l’ordre de 14 000 tr/min à 15 000 tr/min, voire même de 20 000 tr/min ou de 24 000 tr/min ou de 25 000 tr/min. La vitesse maximale de rotation de la machine peut être inférieure à 100 000 tr/min, voire à 60 000 tr/min, voire encore inférieure à 40 000 tr/min, mieux inférieure à 30 000 tr/min. The maximum speed of rotation of the machine can be high, being for example greater than 10,000 rpm, better still greater than 12,000 rpm, being for example of the order of 14,000 rpm to 15,000 rpm. min, or even 20,000 rpm or 24,000 rpm or 25,000 rpm. The maximum speed of rotation of the machine may be less than 100,000 rpm, or even 60,000 rpm, or even even less than 40,000 rpm, better still less than 30,000 rpm.
L’invention peut convenir tout particulièrement pour des machines de forte puissance. The invention may be particularly suitable for high-powered machines.
Rotor Rotor
La machine électrique tournante peut comporter un rotor. Le rotor peut comporter une masse rotorique et des aimants permanents insérés dans celle-ci. Le rotor peut être à aimants permanents, avec des aimants surfaciques ou enterrés. Le rotor peut être à concentration de flux. Il peut comporter une ou plusieurs couches d’aimants disposées en I, en U ou en V. En variante, il peut s’agir d’un rotor bobiné ou à cage d’écureuil, ou d’un rotor à réluctance variable. The rotating electrical machine may include a rotor. The rotor may comprise a rotor mass and permanent magnets inserted therein. The rotor can be permanent magnets, with surface or buried magnets. The rotor can be flux concentrating. It may comprise one or more layers of magnets arranged in an I, U or V. Alternatively, it may be a wound or squirrel cage rotor, or a variable reluctance rotor.
La masse rotorique peut s’étendre selon l’axe de rotation et disposée autour d’un arbre. L’arbre peut comporter des moyens de transmission de couple pour l’entraînement en rotation de la masse rotorique. The rotor mass can extend along the axis of rotation and arranged around a shaft. The shaft may include torque transmission means for driving the rotor mass in rotation.
Le rotor peut comporter des aimants permanents insérés dans la masse rotorique. La masse rotorique peut comporter des tôles rotoriques. Les logements des aimants permanents peuvent être réalisés entièrement par découpage dans les tôles. Chaque tôle de l’empilement de tôles peut être monobloc. The rotor may include permanent magnets inserted into the rotor mass. The rotor mass may comprise rotor laminations. The magnet housings permanent can be made entirely by cutting in the sheets. Each sheet of the stack of sheets can be monobloc.
En variante, il peut s’agir d’un rotor bobiné ou à cage d’écureuil, ou d’un rotor à réluctance variable. Alternatively, it may be a wound or squirrel cage rotor, or a variable reluctance rotor.
Le rotor peut être pourvu d’un évent aligné axialement avec l’entretoise du stator, ce qui peut avantageusement permettre de constituer une circulation d’un fluide de refroidissement dans la machine. The rotor can be provided with a vent aligned axially with the spacer of the stator, which can advantageously make it possible to constitute a circulation of a cooling fluid in the machine.
Le nombre de paires de pôles p au rotor est par exemple compris entre 1 et 24, étant par exemple de 1, 2, 3, 4, 5 ou 6. The number of pairs of poles p at the rotor is for example between 1 and 24, being for example 1, 2, 3, 4, 5 or 6.
Le diamètre du rotor peut être inférieur à 600 mm, voire inférieur à 400 mm, mieux inférieur à 300 mm, mieux encore inférieur à 200 mm, et supérieur à 40 mm, mieux supérieur à 60 mm, étant par exemple compris entre 80 et 160 mm. The diameter of the rotor may be less than 600 mm, or even less than 400 mm, better still less than 300 mm, better still less than 200 mm, and greater than 40 mm, better greater than 60 mm, being for example between 80 and 160 mm.
L’arbre peut être réalisé dans un matériau magnétique, ce qui permet avantageusement de diminuer le risque de saturation dans la masse rotorique et d’améliorer les performances électromagnétiques du rotor. The shaft can be made of a magnetic material, which advantageously makes it possible to reduce the risk of saturation in the rotor mass and to improve the electromagnetic performance of the rotor.
En variante, le rotor comporte un arbre amagnétique sur lequel est disposée la masse rotorique. L’arbre peut être réalisé au moins en partie dans un matériau de la liste suivante, qui n’est pas limitative : acier, inox, titane ou tout autre matériau amagnétique. As a variant, the rotor comprises a non-magnetic shaft on which the rotor mass is arranged. The shaft can be made at least in part from a material from the following list, which is not exhaustive: steel, stainless steel, titanium or any other non-magnetic material.
La masse rotorique peut dans un mode de réalisation être disposée directement sur l’arbre amagnétique, par exemple sans jante intermédiaire. En variante, notamment dans le cas où l’arbre n’est pas amagnétique, le rotor peut comporter une jante entourant l’arbre du rotor et venant prendre appui sur ce dernier. The rotor mass can in one embodiment be placed directly on the non-magnetic shaft, for example without an intermediate rim. As a variant, in particular in the case where the shaft is not non-magnetic, the rotor may comprise a rim surrounding the shaft of the rotor and coming to rest on the latter.
La masse rotorique peut comporter un ou plusieurs trous pour alléger le rotor, permettre son équilibrage ou pour l’assemblage des tôles rotoriques la constituant. Des trous peuvent permettre le passage des tirants maintenant solidaires entre elles les tôles. The rotor mass may include one or more holes to lighten the rotor, allow its balancing or for the assembly of the rotor plates constituting it. Holes can allow passage of the tie rods now integral with the sheets.
Chaque tôle est par exemple découpée dans une feuille d’acier magnétique ou contenant de l’acier magnétique, par exemple de l’acier de 0,1 à 1,5 mm d’épaisseur. Les tôles peuvent être revêtues d’un vernis isolant électrique sur leurs faces opposées avant leur assemblage au sein de l’empilement. L’isolation électrique peut encore être obtenue par un traitement thermique des tôles, le cas échéant. Each sheet is for example cut from a sheet of magnetic steel or sheet containing magnetic steel, for example steel 0.1 to 1.5 mm thick. The sheets can be coated with an electrically insulating varnish on their opposite faces before they are assembled within the stack. Electrical insulation can still be obtained by heat treatment of the sheets, if necessary.
Les tôles peuvent être découpées dans un outil à la suite les unes des autres. Elles peuvent être empilées et clipsées ou collées dans l’outil, en paquets complets ou sous- paquets. Les tôles peuvent être encliquetées les unes sur les autres. En variante, le paquet de tôles peut être empilé et soudé en dehors de l’outil. Sheets can be cut in a tool one after the other. They can be stacked and clipped or glued into the tool, in full or sub-packages. packages. The sheets can be clicked on top of each other. Alternatively, the stack of sheets can be stacked and welded outside the tool.
La masse rotorique peut présenter un contour extérieur qui est circulaire ou multilobé, une forme multilobée pouvant être utile par exemple pour réduire les ondulations de couple ou les harmoniques de courant ou de tension. The rotor mass may have an outer contour which is circular or multi-lobed, a multi-lobed shape being useful for example to reduce torque ripples or current or voltage harmonics.
Le rotor peut comporter au moins un flasque qui peut être disposé à une extrémité du paquet de tôles rotoriques. Dans un mode de réalisation, le rotor comporte deux flasques chacun disposé à une extrémité du paquet de tôles rotoriques. The rotor may comprise at least one flange which may be arranged at one end of the pack of rotor laminations. In one embodiment, the rotor comprises two flanges each disposed at one end of the pack of rotor laminations.
Dans un mode de réalisation, le rotor n’est pas vrillé, étant droit. In one embodiment, the rotor is not twisted, being straight.
Le rotor peut être monté en porte à faux ou non, par rapport aux roulements utilisés pour guider l’arbre. The rotor can be cantilevered or cantilevered from the bearings used to guide the shaft.
La machine peut comporter un seul rotor intérieur ou, en variante, un rotor intérieur et un rotor extérieur, disposés radialement de part et d’autre du stator et accouplés en rotation. The machine may comprise a single inner rotor or, as a variant, an inner rotor and an outer rotor, arranged radially on either side of the stator and coupled in rotation.
La machine peut être insérée seule dans un carter ou insérée dans un carter de boite de vitesse. Dans ce cas, elle est insérée dans un carter qui loge également une boîte de vitesse. The machine can be inserted alone into a casing or inserted into a gearbox casing. In this case, it is inserted into a casing which also houses a gearbox.
Procédé de fabrication d’un stator Method of manufacturing a stator
L’invention a également pour objet, selon un autre de ses aspects, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un procédé de fabrication d’un stator de machine électrique tournante tel que défini plus haut. The invention also relates, according to another of its aspects, independently or in combination with the foregoing, to a method of manufacturing a stator for a rotating electrical machine as defined above.
L’invention a notamment pour objet, selon un autre de ses aspects, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un procédé de fabrication d’un stator de machine électrique tournante, comportant les étapes suivantes : The subject of the invention is in particular, according to another of its aspects, independently or in combination with the foregoing, a method for manufacturing a stator for a rotating electrical machine, comprising the following steps:
(a) fournir un ensemble de conducteurs électriques en forme d’épingle et une pluralité de paquets de tôles, (a) providing a set of pin-shaped electrical conductors and a plurality of lamination bundles,
(b) vriller les conducteurs électriques dans un sens, (b) twist the electrical conductors in one direction,
(c) insérer lesdits conducteurs électriques vrillés dans un premier paquet de tôle, (c) inserting said twisted electrical conductors into a first sheet metal package,
(d) disposer une entretoise sur le premier paquet de tôles. (d) place a spacer on the first stack of sheets.
Dans l’invention, on utilise les conducteurs électriques pour vriller les tôles qui ne sont qu’empilées les unes sur les autres sans aucun effort mécanique, ce qui évite notamment tout effort sur un isolant éventuel des conducteurs électriques. On a ainsi dans l’invention avantageusement la possibilité d’utiliser un isolant standard. In the invention, the electrical conductors are used to twist the sheets which are only stacked on top of each other without any mechanical effort, which avoids in particular any effort on any insulation of the electrical conductors. In the invention, there is thus advantageously the possibility of using a standard insulator.
Le procédé peut comporter l’étape supplémentaire suivante : The method may include the following additional step:
(e) vriller dans l’autre sens les conducteurs électriques dépassant du premier paquet de tôles. (e) twist the electrical conductors protruding from the first stack of sheets in the other direction.
L’entretoise permet de maintenir les tôles du premier paquet de tôles pendant cette étape (e) de vrillage des conducteurs. The spacer makes it possible to hold the laminations of the first stack of laminations during this step (e) of twisting of the conductors.
Le procédé peut comporter l’étape supplémentaire suivante : The method may include the following additional step:
(f) insérer un deuxième paquet de tôles sur les conducteurs électriques. (f) inserting a second pack of sheets over the electrical conductors.
L’étape (f) peut avoir lieu après l’étape (e) ou en variante directement après l’étape (d), sans étape (e). Step (f) can take place after step (e) or alternatively directly after step (d), without step (e).
Les étapes (e) et/ou (f) peuvent être renouvelées avec des paquets de tôles supplémentaires, autant de fois que de paquets de tôles à ajouter. Steps (e) and/or (f) can be repeated with additional sheet packs, as many times as there are sheet packs to be added.
Une fois les conducteurs électriques et les paquets de tôles montés et vrillés, ceux-ci peuvent être soudés par l’extérieur. On ménage alors un cordon de soudure sur les tôles d’un même paquet. Once the electrical conductors and the sheet metal packages have been mounted and twisted, these can be welded from the outside. A weld bead is then placed on the sheets of the same package.
On peut disposer un même conducteur électrique en forme de U dans deux encoches différentes non consécutives de la masse statorique du stator. Dans le cas où un conducteur électrique est en forme de U, il peut être soudé à deux autres conducteurs électriques d’un même côté de la machine. The same U-shaped electrical conductor can be placed in two different, non-consecutive slots in the stator mass of the stator. If an electrical conductor is U-shaped, it can be welded to two other electrical conductors on the same side of the machine.
On peut relier entre eux deux conducteurs électriques en forme de I préalablement introduits dans deux encoches différentes non consécutives de la masse statorique du stator. Dans le cas où un conducteur électrique est en forme de I, il peut être soudé à un autre conducteur électrique et au connecteur, des deux côtés opposés de la machine. It is possible to interconnect two electrical conductors in the form of an I previously introduced into two different, non-consecutive slots in the stator mass of the stator. In the case where an electrical conductor is I-shaped, it can be soldered to another electrical conductor and to the connector, on the two opposite sides of the machine.
Dans l’invention, on peut relier électriquement ensemble tous les conducteurs électriques ayant une extrémité libre située à une même position circonférentielle autour de l’axe de rotation de la machine, quelle que soit leur position radiale. In the invention, it is possible to electrically connect together all the electrical conductors having a free end located at the same circumferential position around the axis of rotation of the machine, whatever their radial position.
Brève description des dessins Brief description of the drawings
L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’un exemple de réalisation non limitatif de celle-ci, et à l’examen du dessin annexé, sur lequel : [Fig 1] La figure 1 est une vue en perspective, schématique et partielle, d’un stator conforme à l’invention. The invention can be better understood on reading the detailed description which follows, of a non-limiting example of embodiment thereof, and on examining the appended drawing, in which: [Fig 1] Figure 1 is a perspective view, schematic and partial, of a stator according to the invention.
[Fig 2] La figure 2 est une vue en perspective, schématique et partielle, du stator de la figure 1. [Fig 2] Figure 2 is a perspective view, schematic and partial, of the stator of Figure 1.
[Fig 3] La figure 3 est une vue en perspective, schématique et partielle, du stator de la figure 1 en cours de fabrication. [Fig 3] Figure 3 is a perspective view, schematic and partial, of the stator of Figure 1 during manufacture.
[Fig 4] La figure 4 est une vue en perspective, schématique et partielle, du stator de la figure 1 en cours de fabrication. [Fig 4] Figure 4 is a perspective view, schematic and partial, of the stator of Figure 1 during manufacture.
[Fig 5] La figure 5 est une vue en perspective, schématique et partielle, du stator de la figure 1 en cours de fabrication. [Fig 5] Figure 5 is a perspective view, schematic and partial, of the stator of Figure 1 during manufacture.
[Fig 6] La figure 6 est une vue en perspective, schématique et partielle, du stator de la figure 1 en cours de fabrication. [Fig 6] Figure 6 is a perspective view, schematic and partial, of the stator of Figure 1 during manufacture.
[Fig 7] La figure 7 est une vue en perspective, schématique et partielle, du stator de la figure 1 en cours de fabrication. [Fig 7] Figure 7 is a perspective view, schematic and partial, of the stator of Figure 1 during manufacture.
[Fig 8] La figure 8 est une vue en perspective, schématique et partielle, du stator de la figure 1 en cours de fabrication. [Fig 8] Figure 8 is a perspective view, schematic and partial, of the stator of Figure 1 during manufacture.
Description détaillée detailed description
On a illustré aux figures 1 et 2 un stator 1 de machine électrique tournante, comportant une masse statorique 2 comportant des encoches 3 et des dents 4 définissant entre elles les encoches, les dents étant rattachées à une culasse 57. Les encoches du stator sont fermées. There is illustrated in Figures 1 and 2 a stator 1 of a rotating electrical machine, comprising a stator mass 2 comprising notches 3 and teeth 4 defining between them the notches, the teeth being attached to a yoke 57. The notches of the stator are closed .
Le stator 1 comporte un bobinage comportant des conducteurs électriques 10 logés dans les encoches 3. Dans l’exemple décrit, le stator comporte deux conducteurs électriques par encoche. Chaque conducteur électrique comporte trois brins 12, comme visible en particulier sur la figure 4. The stator 1 comprises a winding comprising electrical conductors 10 housed in the notches 3. In the example described, the stator comprises two electrical conductors per notch. Each electrical conductor has three strands 12, as shown in particular in Figure 4.
Les conducteurs électriques sont en section transversale de forme générale rectangulaire, avec des coins arrondis. Ils sont dans l’exemple décrit superposés radialement en une seule rangée. La dimension circonférentielle d’un conducteur électrique correspond sensiblement à la largeur d’une encoche. Electrical conductors are generally rectangular in cross-section with rounded corners. In the example described, they are radially superimposed in a single row. The circumferential dimension of an electrical conductor corresponds substantially to the width of a notch.
Les conducteurs électriques 10 sont en cuivre ou aluminium, ou tout autre matériau conducteur émaillé ou revêtu de tout autre revêtement isolant adapté. Les conducteurs électriques sont en forme d'épingle en U. Ils comportent chacun des première et seconde jambes destinées à s’étendre axialement respectivement dans des première et seconde encoches du stator. The electrical conductors 10 are made of copper or aluminum, or any other enamelled conductive material or coated with any other suitable insulating coating. The electrical conductors are in the shape of a U-shaped hairpin. They each comprise first and second legs intended to extend axially respectively in first and second notches of the stator.
La masse statorique 2 est formée d’un empilement de tôles magnétiques, et est composée de deux paquets 5 disposés consécutivement le long d’un axe longitudinal X du stator. Les deux paquets 5 ont chacun la même longueur. The stator mass 2 is formed from a stack of magnetic laminations, and is composed of two packets 5 arranged consecutively along a longitudinal axis X of the stator. The two packets 5 each have the same length.
Les tôles des paquets sont décalées angulairement les unes par rapport aux autres autour de l’axe de longitudinal du stator, comme visible sur la figure 1. The laminations of the packages are angularly offset from each other around the longitudinal axis of the stator, as shown in figure 1.
Chaque tôle est décalée par rapport à la tôle adjacente d’un angle élémentaire. Dans un même paquet de tôles, l’angle élémentaire est constant. L’angle élémentaire du décalage angulaire entre deux tôles consécutives peut être dans l’exemple décrit de l’ordre de 0,01°. Sa valeur peut varier de 0° exclu à une valeur égale au pas dentaire. Each sheet is offset from the adjacent sheet by an elementary angle. In the same stack of plates, the elementary angle is constant. The elementary angle of the angular offset between two consecutive sheets can be in the example described of the order of 0.01°. Its value can vary from 0° excluded to a value equal to the tooth pitch.
Les tôles des paquets 5 de la masse statorique 2 sont décalées angulairement successivement dans un sens puis dans l’autre, étant disposées en V. La disposition en V, avec un vrillage dans deux directions différentes, permet de minimiser voire supprimer la charge exercée sur les roulements du rotor. The laminations of the packages 5 of the stator mass 2 are angularly offset successively in one direction then in the other, being arranged in a V. The V arrangement, with a twist in two different directions, makes it possible to minimize or even eliminate the load exerted on the rotor bearings.
En outre, les deux paquets 5 consécutifs sont séparés par une entretoise 20. L’entretoise comporte des dents 21. Les dents 21 de l’entretoise viennent se superposer sur la culasse de la masse statorique, comme bien visible aux figures 5 et 6. Les dents de l’entretoise ne sont pas inclinées. Elles sont placées radialement dans le prolongement des encoches de la masse statorique. In addition, the two consecutive packets 5 are separated by a spacer 20. The spacer has teeth 21. The teeth 21 of the spacer are superimposed on the yoke of the stator mass, as clearly visible in Figures 5 and 6. Spacer teeth are not angled. They are placed radially in the extension of the notches of the stator mass.
L’entretoise 20 comporte également une partie de culasse 22 reliant les dents 21 de l’entretoise entre elles. Cette partie de culasse 22 se superpose avec la culasse 57 de la masse statorique 2. The spacer 20 also includes a yoke part 22 connecting the teeth 21 of the spacer to each other. This part of yoke 22 overlaps with yoke 57 of stator mass 2.
La partie de culasse de l’entretoise ménage des ouvertures 25 vers l’extérieur. Lesdites ouvertures 25 sont ménagées entre les dents 21 citées précédemment et sont placées radialement dans le prolongement des dents 4 de la masse statorique. The cylinder head part of the spacer provides openings 25 to the outside. Said openings 25 are formed between the teeth 21 mentioned above and are placed radially in the extension of the teeth 4 of the stator mass.
L’entretoise 20 a une hauteur h mesurée le long de l’axe longitudinal du stator qui peut être comprise entre 2 et 10 mm, mieux entre 4 et 8 mm, étant par exemple de l’ordre de 5 mm. L’entretoise peut notamment avoir une hauteur mesurée le long de l’axe longitudinal du stator d’environ deux fois la hauteur des isolants d’encoche. Le stator comporte des nervures obliques 30 qui servent à l’accompagnement des tôles pendant le vrillage du paquet de tôles, puis d’emplacements pour la réalisation des cordons de soudure des tôles d’un même paquet 5, lesquels sont visibles sur la surface extérieure de la masse statorique 2, une fois la soudure des paquets 5 effectuée. Les cordons de soudure résultant ont une inclinaison par rapport à l’axe longitudinal X du stator, du fait du décalage angulaire entre les tôles. Cette inclinaison correspond à celle du décalage angulaire entre les tôles. The spacer 20 has a height h measured along the longitudinal axis of the stator which can be between 2 and 10 mm, better still between 4 and 8 mm, being for example of the order of 5 mm. The spacer may in particular have a height measured along the longitudinal axis of the stator of about twice the height of the slot insulators. The stator comprises oblique ribs 30 which serve to accompany the sheets during the twisting of the stack of sheets, then locations for the production of the weld seams of the sheets of the same package 5, which are visible on the outer surface of the stator mass 2, once the welding of the packets 5 has been carried out. The resulting weld beads have an inclination with respect to the longitudinal axis X of the stator, due to the angular offset between the sheets. This inclination corresponds to that of the angular offset between the sheets.
On va maintenant décrire le procédé de fabrication du stator des figures 1 et 2, en référence aux figures 3 à 8. We will now describe the method of manufacturing the stator of Figures 1 and 2, with reference to Figures 3 to 8.
Dans une première étape (a) du procédé, on fournit un ensemble de conducteurs électriques 10 en forme d’épingle et une pluralité de paquets de tôles 5. In a first step (a) of the method, a set of electrical conductors 10 in the shape of a pin and a plurality of bundles of sheets 5 are provided.
Dans une étape (b), on vrille les conducteurs électriques 10 dans un sens. In a step (b), the electrical conductors 10 are twisted in one direction.
Dans une étape (c), on insère lesdits conducteurs électriques vrillés 10 dans un premier paquet 5 de tôles, comme illustré aux figures 3 et 4. In a step (c), said twisted electrical conductors 10 are inserted into a first stack 5 of sheets, as illustrated in FIGS. 3 and 4.
Dans l’invention, on utilise les conducteurs électriques pour vriller les tôles qui ne sont qu’empilées les unes sur les autres sans aucun effort mécanique, ce qui évite notamment tout effort sur un isolant éventuel des conducteurs électriques. On a ainsi dans l’invention avantageusement la possibilité d’utiliser un isolant standard. In the invention, the electrical conductors are used to twist the sheets which are only stacked on top of each other without any mechanical effort, which in particular avoids any effort on any insulation of the electrical conductors. In the invention, there is thus advantageously the possibility of using a standard insulator.
Dans une étape (d), on dispose l’entretoise 20 sur le premier paquet 5 de tôles, comme illustré aux figures 5 et 6. In a step (d), the spacer 20 is placed on the first stack 5 of sheets, as illustrated in Figures 5 and 6.
Enfin, dans une étape (e), on vrille dans l’autre sens les conducteurs électriques dépassant du premier paquet de tôles. Dans le mode de réalisation illustré, les conducteurs électriques présentent ainsi un changement d’inclinaison, au niveau de l’entretoise précitée. Ils ont ainsi une double inclinaison, dans un sens puis dans le sens opposé. Les deux inclinaisons ont dans cet exemple le même angle en valeur absolue. Finally, in a step (e), the electrical conductors protruding from the first stack of sheets are twisted in the other direction. In the illustrated embodiment, the electrical conductors thus have a change in inclination, at the level of the aforementioned spacer. They thus have a double inclination, in one direction then in the opposite direction. The two inclinations have in this example the same angle in absolute value.
L’entretoise permet de maintenir les tôles du premier paquet de tôles pendant cette étape (e) de vrillage des conducteurs. The spacer makes it possible to hold the laminations of the first stack of laminations during this step (e) of twisting of the conductors.
Enfin, dans une étape (f), on insère un deuxième paquet de tôles sur les conducteurs électriques, comme illustré aux figures 7 et 8. Finally, in a step (f), a second pack of sheets is inserted on the electrical conductors, as illustrated in Figures 7 and 8.
Les étapes (e) et/ou (f) peuvent être renouvelées avec des paquets de tôles supplémentaires, autant de fois que de paquets de tôles à ajouter. Une fois les conducteurs électriques et les paquets de tôles montés et vrillés, ceux-ci peuvent être soudés par l’extérieur. On ménage alors un cordon de soudure sur les tôles d’un même paquet dans les nervures obliques 30 précitées. Steps (e) and/or (f) can be repeated with additional sheet packs, as many times as there are sheet packs to be added. Once the electrical conductors and the sheet metal packages have been mounted and twisted, these can be welded from the outside. A weld bead is then provided on the sheets of the same package in the aforementioned oblique ribs 30 .

Claims

Revendications Claims
1. Stator (1) de machine électrique tournante, comportant une masse statorique (2) formée d’un empilement de tôles, comportant des encoches (3), des conducteurs électriques (10) logés dans les encoches, au moins une partie des conducteurs électriques, voire une majorité des conducteurs électriques, mieux tous les conducteurs électriques, étant en forme d'épingle en U ou en I, la masse statorique (3) étant composée d’une pluralité de paquets (5) disposés consécutivement le long d’un axe longitudinal (X) du stator, les tôles d’au moins un paquet, mieux de tous les paquets, étant décalées angulairement les unes par rapport aux autres autour de l’axe de longitudinal (X) du stator, deux paquets (5) consécutifs étant séparés par une entretoise (20). 1. Stator (1) of a rotating electrical machine, comprising a stator mass (2) formed of a stack of sheets, comprising notches (3), electrical conductors (10) housed in the notches, at least some of the conductors electrical conductors, even a majority of the electrical conductors, better still all the electrical conductors, being in the shape of a U- or I-shaped hairpin, the stator mass (3) being composed of a plurality of packets (5) arranged consecutively along a longitudinal axis (X) of the stator, the laminations of at least one packet, better still of all the packets, being angularly offset from each other around the longitudinal axis (X) of the stator, two packets (5 ) consecutive being separated by a spacer (20).
2. Stator selon la revendication précédente, G entretoise comportant des tôles de culasse, étant dépourvues de dents. 2. Stator according to the preceding claim, G spacer comprising yoke plates, being devoid of teeth.
3. Stator selon la revendication 1, G entretoise (20) comportant des dents (21). 3. Stator according to claim 1, G spacer (20) having teeth (21).
4. Stator selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’entretoise (20) comportant une partie de culasse (22) ménageant des ouvertures (23) vers l’extérieur. 4. Stator according to any one of the preceding claims, the spacer (20) comprising a yoke part (22) providing openings (23) to the outside.
5. Stator selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’entretoise (20) étant amagnétique. 5. Stator according to any one of the preceding claims, the spacer (20) being non-magnetic.
6. Stator selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’entretoise (20) ayant une hauteur (h) mesurée le long de l’axe longitudinal (X) du stator comprise entre 1 et 10 mm, mieux entre 2 et 8 mm, voire entre 3 et 6 mm. 6. Stator according to any one of the preceding claims, the spacer (20) having a height (h) measured along the longitudinal axis (X) of the stator of between 1 and 10 mm, better still between 2 and 8 mm , or even between 3 and 6 mm.
7. Stator selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant au moins un cordon de soudure des tôles d’un même paquet (5). 7. Stator according to any one of the preceding claims, comprising at least one weld bead of the sheets of the same package (5).
8. Stator selon l’une quelconque des revendications précédentes, les tôles d’un même paquet (5) étant décalées les unes par rapport aux autres d’un angle élémentaire constant. 8. Stator according to any one of the preceding claims, the laminations of the same package (5) being offset from each other by a constant elementary angle.
9. Stator selon l’une quelconque des revendications précédentes, les tôles des paquets (5) de la masse statorique (3) étant décalées angulairement toutes dans un même sens autour de l’axe longitudinal (X) du stator. 9. Stator according to any one of the preceding claims, the laminations of the packages (5) of the stator mass (3) all being angularly offset in the same direction around the longitudinal axis (X) of the stator.
10. Stator selon l’une quelconque des revendications précédentes, les tôles des paquets (5) de la masse statorique (2) étant décalées angulairement successivement dans un sens puis dans l’autre, étant disposés en V. 10. Stator according to any one of the preceding claims, the laminations of the packages (5) of the stator mass (2) being angularly offset successively in one direction then in the other, being arranged in a V.
11. Stator selon l’une quelconque des revendications précédentes, les tôles des paquets (5) de la masse statorique (2) étant décalées angulairement successivement dans un sens puis dans l’autre, étant disposés en chevrons. 11. Stator according to any one of the preceding claims, the laminations of the packages (5) of the stator mass (2) being angularly offset successively in one direction then in the other, being arranged in a herringbone pattern.
12. Stator selon l’une quelconque des revendications précédentes, tous les paquets (5) du stator (1) ayant chacun la même longueur. 12. Stator according to any one of the preceding claims, all the packages (5) of the stator (1) each having the same length.
13. Machine électrique tournante (1) comportant un stator (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes et un rotor. 13. Rotary electrical machine (1) comprising a stator (2) according to any one of the preceding claims and a rotor.
14. Procédé de fabrication d’un stator (1) de machine électrique tournante, comportant les étapes suivantes : 14. Method for manufacturing a stator (1) of a rotating electrical machine, comprising the following steps:
(a) fournir un ensemble de conducteurs électriques (10) en forme d’épingle et une pluralité de paquets (5) de tôles, (b) vriller les conducteurs électriques dans un sens, (a) providing a set of electrical conductors (10) in the form of a pin and a plurality of bundles (5) of laminations, (b) twisting the electrical conductors in one direction,
(c) insérer lesdits conducteurs électriques vrillés dans un premier paquet de tôle (5),(c) inserting said twisted electrical conductors into a first sheet metal package (5),
(d) disposer une entretoise sur le premier paquet de tôles, (d) placing a spacer on the first stack of sheets,
(f) insérer un deuxième paquet (5) de tôles sur les conducteurs électriques (10). (f) inserting a second stack (5) of sheets over the electrical conductors (10).
15. Procédé selon la revendication précédente, comportant l’étape supplémentaire suivante : 15. Method according to the preceding claim, comprising the following additional step:
(e) vriller dans l’autre sens les conducteurs électriques dépassant du premier paquet de tôles (5). (e) twist the electrical conductors protruding from the first stack of sheets (5) in the other direction.
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